Ограничение тока светодиода: Универсальная методика рассчета схемы питания светодиодов

Универсальная методика рассчета схемы питания светодиодов

Как выбрать токоограничивающий резистор?

Для того чтобы ограничить ток, текущий через светодиод, применяют ограничительные резисторы. Как правило, номинал ограничительного резистора можно выбрать ориентировочно из рекомендуемого диапазона. Ниже приведен точный способ расчета номинального сопротивления резистора.

Расчет схемы для одного светодиода

За основу берется следующая схема:

Резистор выбирается по формуле:

Здесь R — сопротивление резистора, U — напряжение питания, dU — падение напряжения, I — номинальный ток светодиода. Например, при напряжении питания 5 вольт, падении напряжения 3,15 вольт и номинальном токе 0,020 ампера (или 20 миллиампер) последовательно со светодиодом необходимо установить сопротивление номиналом 100 Ом:

Расчет схемы для нескольких светодиодов

При последовательном включении нескольких светодиодов формула расчета не меняется. Однако вместо

падения напряжения на одном светодиоде dU, в формулу следует подставить сумму падений напряжения каждого светодиода.

Отсюда вытекает следующее свойство последовательного включения светодиодов. При последовательном включении светодиодов все светодиоды должны быть рассчитаны на одинаковый номинальный ток (10 мА, 15 мА, 20 мА), однако номинальное падение напряжения этих светодиодов может быть разным.

Пример:

Подключаем последовательно 2 светодиода к источнику питания 12 вольт. Оба светодиода имеют номинальный ток 20 мА. Падение напряжения на первом — 2,5 В, на втором — 3,2 В. Используем формулу: Подставляем значения:

 

Требуется ли для светодиодов резистор ограничения тока, если прямое напряжение и напряжение питания равны?

Нет, это не правильно, хотя бы потому, что ни светодиод, ни блок питания не имеют напряжения 3,3 В.

Источник питания может быть 3,28 В, а напряжение светодиода 3,32 В, и тогда простой расчет для последовательного резистора больше не выполняется.

Модель светодиода представляет собой не просто постоянное падение напряжения, а скорее постоянное напряжение последовательно с резистором внутреннего сопротивления. Поскольку у меня нет данных для вашего светодиода, давайте рассмотрим эту характеристику для другого светодиода Kingbright KP-2012EC LED:

Для токов выше 10 мА кривая прямая, а наклон является обратным внутреннему сопротивлению. При 20 мА прямое напряжение составляет 2 В, при 10 мА это 1,95 В. Тогда внутреннее сопротивление

.RINT=V1−V2I1−I2=2V−1.95V20 м -10mA=5ΩRINT=V1-V2я1-я2знак равно2В-1,95В20мA-10мAзнак равно5Ω

Собственное напряжение

ВяNT= V1- я1× RяNT= 2 В- 20 м × 5 Ω = 1,9 В,ВяNTзнак равноВ1-я1×ряNTзнак равно2В-20мA×5Ωзнак равно1,9В,

Предположим, что у нас есть источник питания 2 В, тогда проблема немного похожа на оригинальную, где у нас было 3,3 В для питания и светодиода. Если мы подключим светодиод через резистор 0 (в конце концов, оба напряжения равны!), Мы получим ток светодиода 20 мА. Если напряжение источника питания изменится на 2,05 В, то есть на 50 мВ, то ток светодиода будет ΩΩ

яL ED= 2,05 В- 1,9 В5 Ом= 30 м .яLЕDзнак равно2,05В-1,9В5Ωзнак равно30мA,

Таким образом, небольшое изменение напряжения приведет к значительному изменению тока. Это показывает крутизна графика и низкое внутреннее сопротивление. Вот почему вам нужно внешнее сопротивление, которое намного выше, чтобы лучше контролировать ток. Конечно, падение напряжения на 10 мВ, скажем, на 100 дает только 100 мкА , что будет едва заметно. Поэтому также требуется более высокая разность напряжений. ΩΩμμ

Вам всегда нужно достаточно большое падение напряжения на резисторе, чтобы иметь более или менее постоянный ток светодиода.

Использование диодов для ограничения тока светодиодами

используя другой диод, чтобы «согласовать» напряжение источника с напряжением светодиода: НЕТ НЕТ НЕТ!

Светодиод – это, по сути, приемник напряжения: он не потребляет ток, пока напряжение на нем не сместится вперед и не сместит диодный переход, а затем, когда вы получите достаточное напряжение, ток через него резко возрастет. Световой поток светодиода сильно зависит от величины тока, который вы пропускаете через него: больше тока = больше светового потока. Падение напряжения, хотя и приблизительно постоянное, зависит от температуры и от устройства к устройству.

Практически во всех приложениях вы хотите установить постоянную величину светового потока и, следовательно, тока, независимо от изменений напряжения питания и падений напряжения светодиодов. Это означает, что идеальный источник для светодиодной нагрузки – это источник постоянного тока, который вы можете реализовать, просто сделать это без нескольких дополнительных компонентов очень сложно. На практике мы просто склонны использовать источник напряжения (включаемый и выключаемый логическим затвором или полевым МОП-транзистором или биполярным транзистором) и резистор для установки тока.

Ключевое уравнение: V _supply – V _LED = I _LED * R , или I _LED = (V _supply – V _LED ) / R

Термин с левой стороны обозначает разницу между напряжением питания и падением напряжения на светодиоде. Это может варьироваться в зависимости от температуры и частичного изменения. Анализ чувствительности здесь довольно прост: ΔI = ΔV / R – изменение тока равно 1 / R, умноженному на изменение напряжения. Если вы хотите, чтобы ток вашего светодиода был менее чувствительным к изменениям напряжения, это означает, что значение R должно быть выше … для определенного номинального тока светодиода (обычно от 5 мА до 20 мА), ток будет менее чувствительным к изменениям в напряжение, если напряжение источника выше, а сопротивление выше.

Отбрасывая напряжение питания с помощью второго диода, вы делаете прямо противоположное: чтобы получить желаемый ток, вам нужно уменьшить значение R, что делает ток нагрузки более чувствительным к изменению напряжения. И вы также вводите другой элемент схемы (этот новый диод), который имеет дополнительные допуски по напряжению, увеличивая эти колебания напряжения. Вы бы добавили дополнительные компоненты, которые не преследуют никакой цели, кроме как сделать световой поток более чувствительным к изменениям напряжения питания, температуре и частям.

Единственное, на что стоит обратить внимание, это рассеивание мощности. Если у вас есть источник постоянного напряжения (скажем, 5 В) и светодиод или другой элемент схемы, который использует только часть этого напряжения (скажем, 1,2 В), то только часть мощности (1,2 / 5 В = 24% в этом примере) рассеивается в светодиоде, а остальное (76%) рассеивается во что-то еще, что вам нужно соединить два вместе. Это верно для любого линейного источника питания (см. Ниже комментарий к коммутаторам). Это переходит в тепло, которое необходимо правильно рассеивать, и в большинстве случаев самый дешевый и простой способ рассеивания заданного количества тепла контролируемым образом – это резистор. Они работают должным образом в более высоком температурном диапазоне (большинство диодов / транзисторов работают максимум до 150 C), и их поведение меньше меняется в зависимости от температуры.

Исключением из всего этого является импульсный источник питания. Многие драйверы светодиодов идут по пути коммутатора и используют широтно-импульсную модуляцию + переключающий транзистор и индуктор для повышения эффективности. Это позволяет, по существу, всему рассеянию мощности происходить в светодиоде (с небольшой потерей при переключении MOSFET и индуктора). Вы по-прежнему рассматриваете светодиод как источник напряжения, хотя переключающий транзистор + катушка индуктивности действует как источник тока, изменяя свой рабочий цикл для управления яркостью светодиода (на высококачественных визуальных дисплеях также имеется чип датчика света, так что ток можно варьировать, чтобы компенсировать старение светодиода с течением времени, чтобы белый свет не смещался в цвет в сторону красного, зеленого или синего). Переключающий светодиодный драйвер стоит $$, поэтому, если вам не нужна эффективность, я бы не стал беспокоиться.

Итог: будьте проще, используйте резистор сам по себе.

Alex_EXE » Драйвер тока светодиода на LM317

Светодиоды питаются не напряжением, а током, поэтому важной задачей является ограничение тока проходящего через диод. Где то можно обойтись простым резистором, но если напряжение не очень стабильно, или диод потребляет большой ток – то лучше применить что-нибудь посерьезнее. Стабилизаторы тока бывают линейные и импульсные, в этой статье речь пойдёт о самом простом ограничителе тока на LM317.

10Вт RGB светодиод в работе (2% мощности)

Эта микросхема очень универсальна, на ней можно строить как всевозможные линейные стабилизаторы напряжении, так и ограничители тока, зарядные устройства… Но остановимся на ограничители тока. Микросхема ограничивает ток, а напряжение диод берёт столько, сколько ему нужно. Схема очень проста, состоит всего из двух деталей: самой микросхемы и задающий ток резистора:

Схема драйвера (из datasheet)

Схема включения драйвера тока

Минимальное напряжение должно быть минимум на 2-4В больше чем напряжение питания кристалла светодиода. Схема позволяет ограничивать ток от 10мА до 1,5А с максимальным входным напряжением 35В. При большом перепаде напряжений и(или) больших токах микросхему нужно посадить на радиатор. Если же требуются большие входные напряжения или ток, или нужно уменьшить потери, или тепловыделение то уже стоит использовать импульсный драйвер (будет рассмотрен позже).

Резистор рассчитывается по следующей формуле:

R1=1.25В/Iout

где ток взят в Амперах, а сопротивление в Омах.

Небольшая рассчитанная таблица:

Платой из трёх таких драйверов запитал 10Вт трехцветный светодиод.

Драйвер RGB светодиода на LM317

Драйвер разместился на втором радиаторе с обратной стороны 10Вт светодиода, на момент написания статьи надёжно прикручен к радиатору и прикрыт алюминиевой пластиной.

Кристаллы светодиода потребляют до 350мА, напряжения: Красный 8-9В, Синий и Зелёный 10-11В. Напряжение на входе драйвера 13-14В, максимальный потребляемый ток 9,6А.

Статья обновлена 18.1.2012

Расчет резистора для светодиодов: примеры, онлайн калькулятор

При подключении светодиодов небольшой мощности чаще всего используется гасящий резистор.  Это наиболее простая схема подключения, которая позволяет получить требуемую яркость без использования дорогостоящих драйверов. Однако, при всей ее простоте, для обеспечения оптимального режима работы необходимо провести расчет резистора для светодиода.

Светодиод как нелинейный элемент

Рассмотрим семейство вольт-амперных характеристик (ВАХ) для светодиодов различных цветов:

Эта характеристика показывает зависимость тока, проходящего через светоизлучающий диод, от напряжения, приложенного к нему.

Как видно на рисунке, характеристики имеют нелинейный характер. Это означает, что даже при небольшом изменении напряжения на несколько десятых долей вольта, ток может измениться в несколько раз.

Однако при работе со светодиодами обычно используют наиболее линейный участок (т.н. рабочую область) ВАХ, где ток изменяется не так резко. Чаще всего производители указывают в характеристиках светодиода положение рабочей точки, то есть значения напряжения и тока, при которых достигается заявленная яркость свечения.

На рисунке показаны типовые значения рабочих точек для красных, зеленых, белых и голубых светодиодов при токе 20 мА. Здесь можно заметить, что led разных цветов при одинаковом токе имеют разное падение напряжения в рабочей области. Эту особенность следует учитывать при проектировании схем.

Представленные выше характеристики были получены для светоизлучающих диодов, включенных в прямом направлении. То есть отрицательный полюс питания подключен к катоду, а положительный – к аноду, как показано на картинке справа:

Полная же ВАХ выглядит следующим образом:

Здесь видно, что обратное включение бессмысленно, поскольку светодиод не будет излучать, а при превышении некоторого порога обратного напряжения выйдет из строя в результате пробоя.  Излучение же происходит только при включении в прямом направлении, причем интенсивность свечения зависит от тока, проходящего через led. Если этот ток ничем не ограничивать, то led перейдет в область пробоя и перегорит. Если нужно установить рабочий светодиод или нет, то Вам будет полезна статья подробно раскрывающая все способы проверки led.

Как подобрать резистор для одиночного светодиода

Для ограничения тока светоизлучающего диода можно использовать резистор, включенный таким образом:

Теперь определяем, какой резистор нужен. Для расчета сопротивления используется формула:

где U пит  — напряжение питания,

U пад- падение напряжения на светодиоде,

I — требуемый ток светодиода.

При этом мощность, рассеиваемая на резисторе, будет пропорциональна квадрату тока:

Например, для красного светодиода Cree C503B-RAS типовое падение напряжения составляет 2.1 В при токе 20 мА. При напряжении питания 12 В сопротивление резистора будет составлять

Из стандартного ряда сопротивлений Е24 подбираем наиболее близкое значение номинала – 510 Ом. Тогда мощность, рассеиваемая на резисторе, составит

Таким образом, потребуется гасящий резистор номиналом 510 Ом и мощностью рассеивания 0.25 Вт.

Может сложиться впечатление, что при низких напряжениях питания можно подключать led без резистора. На этом видео наглядно показано, что произойдет со светоизлучающим диодом, включенного таким образом, при напряжении всего 5 В:

Светодиод сначала будет работать, но через несколько минут просто перегорит. Это вызвано нелинейным характером его ВАХ, о чем говорилось в начале статьи.

Никогда не подключайте светодиод без гасящего резистора даже при низком напряжении питания. Это ведет к его выгоранию и, в лучшем случае, к обрыву цепи, а в худшем – к короткому замыканию.

Расчет резистора при подключении нескольких светодиодов

Подключить несколько led можно двумя способами: последовательно и параллельно. Схемы включения показаны ниже. Не забудьте почитать более подробно про способы подключения светодиодов.

При последовательном соединении используется один резистор, задающий одинаковый ток всей цепочке led. При этом следует учитывать, что источник питания должен обеспечивать напряжение, превышающее общее падение напряжения на диодах. То есть при соединении 4 светодиодов с падением 2.5 В потребуется источник напряжением более 10 В. Ток при этом для всех будет одинаковым. Сопротивление резистора в этом случае можно рассчитать по формуле:

где  — напряжение питания,

— сумма падений напряжения на светодиодах,

— ток потребления.

Так, 4 зеленых светодиода Kingbright L-132XGD напряжением 2.5 В и током 10 мА при питании 12 В потребуют резистора сопротивлением

При этом он должен рассеивать мощность

При параллельном подключении каждому светоизлучающему диоду ток ограничивает свой резистор. В таком случае можно использовать низковольтный источник питания, но ток потребления всей цепи будет складываться из токов, потребляемых каждым светодиодом. Например, 4 желтых светодиода BL-L513UYD фирмы Betlux Electronics с потреблением 20 мА каждый, потребуют от источника ток не менее 80 мА при параллельном включении. Здесь сопротивление и мощность резисторов для каждой пары «резистор – led» рассчитываются так же, как при подключении одиночного светодиода.

Обратите внимание, что и при последовательном, и при параллельном соединении используются источники питания одинаковой мощности. Только в первом случае потребуется источник с большим напряжением, а во втором – с большим током.

Нельзя подключать параллельно несколько светодиодов к одному резистору, т.к. либо они все будут гореть очень тускло, либо один из них может открыться чуть раньше других, и через него пойдет очень большой ток, который выведет его из строя.

Программы для расчета сопротивления

При большом количестве подключаемых led, особенно если они включены и последовательно, и параллельно, рассчитывать сопротивление каждого резистора вручную может быть проблематичным.

Проще всего в таком случае воспользоваться одной из многочисленных программ расчета сопротивления. Очень удобным в этом плане является онлайн калькулятор на сайте cxem.net:

http://cxem.net/calc/ledcalc.php

Он включает в себя небольшую базу данных самых распространенных светодиодов, поэтому необязательно вручную набирать значения падения напряжения и тока, достаточно указать напряжение питания и выбрать из списка нужный светоизлучающий диод. Программа рассчитает сопротивление и мощность резисторов, а также нарисует схему подключения или принципиальную схему.

Например, с помощью этого калькулятора был рассчитан резистор для трех светодиодов CREE XLamp MX3 при напряжении питания 12 В:

Также программа обладает очень полезной функцией: она подскажет цветовую маркировку требуемого резистора.

Еще одна простая программа для расчета сопротивления распространенная на просторах интернета разработана Сергеем Войтевичем с портала ledz.org.

http://ru.e-neon.ru/prog/ledz.rar

Здесь уже вручную выбирается способ подключения светодиодов, напряжение и ток. Программа не требует установки, достаточно распаковать ее в любую директорию.

Заключение

Гасящий резистор – самый простой ограничитель тока для светодиодной цепи. От его подбора зависит ток, а значит, интенсивность свечения и долговечность led. Однако следует помнить, что при больших токах на резисторе будет выделяться значительная мощность, поэтому для питания мощных светодиодов лучше применять драйверы.

Какое сопротивление на светодиод на 12 вольт

Итак! Что мы имеем!

Бортовая сеть легкового авто – 12-14,5 Вольта. В зависимости заглушён двиратель или заведён.

Типичный светодиод с характеристиками: (напряжение падения 3,2 Вольта и ток 20мА = 0,02Ампера)

«Падение напряжения» и «рабочий ток» — это основные характеристики светодиода. Питается светодиод током – это ВАЖНО! Напряжение он возьмёт столько, сколько ему надо, а вот ток нужно ограничить. Падение напряжения типичного белого светодиода – 3,2 Вольта. Но у светодиодов разных цветов оно отличается для желтых и красных светодиодов — 2 — 2,5 Вольта.; для синих, зеленых, белых — 3-3,8 Вольта. Так что при выборе цвета светодиода учитывайте его падение напряжения. Ток маломощных светодиодов, как правило, не более 20мА

Что такое падение напряжения? Если мы подключим наш белый светодиод падение напряжения, которого — 3,2 Вольта, а рабочий ток 20мА=0,02 Ампера к источнику 12 Вольт, то этот светодиод съест 3,2 Вольта. Напряжение после этого светодиода снизится (упадёт) на 3,2 Вольта. 12-3,2=8,8. Но не забываем – что светодиод питается током а не напряжением т.е. сколько тока дадите — столько он через себя пропустит, а ток нужно задать. Как понять задать?! Задать – значит ограничить. Ограничить ток можно резистором, либо запитать светодиод через драйвер. Давайте рассмотрим на примерах как рассчитать и подключить светодиод к источнику воображаемой бортовой сети автомобиля, напряжение которой колеблется от 12 до 14,5 Вольт. Что бы наш светодиод не сгорел при длительном включении — рассчитывать мы будем исходя того, что в нашем автомобиле 14,5 Вольт а не 12,5 Вольта. Светодиод в этом случае будет светить менее ярко, но зато дольше прослужит. В одном из пунктов этой статьи мы рассмотрим как подключить светодиод или цепочки из светодиодов через микросхему-стабилизатор напряжения. Такой способ подключения — сохранит яркость светодиодов при изменении оборотов двигателя.

Сперва делаем расчёты. Вычитаем из имеющегося исходного напряжения 14,5 Вольта напряжение питания светодиода (3,2 Вольта). 14,5В — 3,2В =11,3В Получаем 11,3 Вольта. Вот на эти оставшиеся 11,3 Вольта нужно задать ток 20мА — что бы светодиод не сгорел. Далее нам в помощь Закон Ома для участка электрической цепи, то есть для вашего светодиода и резистора. R=U/I . Где R — сопротивление резистора, U — напряжение, которое нужно погасить, I — ток в цепи. То есть, чтобы получить сопротивление гасящего резистора, нужно разделить напряжение, которое нужно погасить, на ток, который нужно получить. Ток в формулу подставляется в амперах, в одном ампере 1000 миллиампер, то есть в нашем случае 20 мА — 0,02 А. Пользуясь формулой вычисляем. R = 11,3 / 0,02. Получаем 565 Ом. Итак, нам нужен резистор номиналом 565 Ом. Самый ближайший по номиналу, который вы сможете найти в радиомагазине будет 560 Ом. Мощность резистора желательно взять 0,25Вт. Этот резистор мы подключаем последовательно к светодиоду причём не важно к АНОДУ(плюсовому) или КАТОДУ(минусовому) выводу — главное что бы на АНОД вы подали плюс, а на КАТОД минус. Так сказать — соблюдали полярность. И наш резистор благополучно рассеет лишний ток в тепло. Резистор рекомендуется припаивать непосредственно к светодиоду.

Впервые светодиоды начались использоваться в начале 60-х годов. С того времени произошло видоизменений. Светодиоды имеют массу преимуществ, таких как:

1. Низкое потребление;
2. Длительный срок службы;
3. Прочность;
4. Широкий выбор спектра света;
5. Могут работать от низкого напряжения;
6. Являются пожаробезопасными.

Потому как светодиодам для работы нужен только источник постоянного тока, следует производить монтаж с правильной полярностью. Когда диоды подключены неверно, функционировать они не будут. Чтобы их работа происходила правильно важно знать, как подключить светодиод.

Понимание плюса и минуса

Определяется полярность несколькими методами:

В старых моделях, в которых имеются длинные ножки, всё довольно просто. Ножка длиннее имеет полярность плюс (анод), что короче – минус (катод). Также на головке есть срез, который показывает расположение полярностей.

Если посмотреть внутрь диода, то контакт, который выглядит как флажок – это минусовой, тонкий будет плюсом.

Проверить можно посредством мультиметра. Чтобы это сделать, следует настроить его для «прозвона». С помощью щупов следует дотронуться к контактам. Когда он начнёт светиться – значит на красном контакте +, а на чёрном -.

Осуществление питания

Наиболее важным фактором при выборе питания выступают следующие значения: токовая сила и падение напряжения. Почти все они имеют расчет на токовую силу 20 миллиампер, однако, присутствуют модели, имеющие сразу 4 кристаллика, поэтому он должен быть рассчитан на силу тока в четыре раза больше. Также диод имеет свою допускаемую величину напряжения Umax, при прямом включении и Umaxобр, при обратном. Когда подаётся более высокое напряжение, происходит пробой, после чего кристаллы больше не функционируют. Есть также минимум напряжения, которого хватит для питания Umin, его хватит для работы светодиода. Эти минимальные и максимальные пределы значений называются зоной работы. В зоне работы и должна осуществляться работа светодиода. При неправильном расчете, светодиод просто перегорит.

На каждом светодиоде указывается определённое напряжение, маркировка расположена на упаковке. Важно знать, что это указано возможное падения напряжение, а не рабочее напряжение. Это нужно знать для того, чтобы высчитывать сопротивление резистора, задача которого ограничить ток. Для каждого отдельно взятого светодиода одного номинала, требуемое напряжение может отличаться. Важно для подключения следить за током, а не напряжением.

Данные источники света в своём большинстве потребляют номинальное напряжение 2 – 3 вольт. Противопоказано подключать их прямиком к 12 вольтам, без использования ограничительного резистора. Во многих случаях для экономии используют прямую схему подключения светодиода к батарейке, без использования резистора, но такой источник света прослужит очень недолго. Для сверх ярких светодиодов резисторы не используются, так как для них сделаны драйвера, которые могут ограничивать ток. Это наиболее современный вариант светодиодов.

Как рассчитать резистор

Есть формула расчета сопротивления резистора:

Величина сопротивления подразумевается R.

Напряжение питания Uпит.

Падающее напряжение Uпад.

Протекающий ток – I.

Постоянная величина коэффициента надёжности диода – 0.75.

Для примера рассмотрено подключение к 12 вольтному аккумулятору. Тогда будет:

• Uпит – 12 вольта, что подразумевает аккумуляторное напряжение).
• Uпад – 2.2 вольт, которым выступает напряжение для питания светодиода).
• I – 0.01 ампер, показывает ток диода.

По данным цифрам можно произвести подсчёт по формуле, которая покажет, что получилась цифра 1.306. Так как у резисторов имеется определённый шаг, то подойдёт — 1.3 кОм.

Дальнейшей задачей будет вычисление требуемого минимума на мощность резистора. Нужно понимать точную цифру проходящего тока, потому что она может не соответствовать вышеуказанному. Вычисление можно произвести по такой формуле:

I = U / (Rрез.+ Rсвет)

Сопротивление, которым обладает диод:

Rсвет=Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом,

что говорит о том, что подсчитанный фактический ток будет:

I = 12 / (1300 + 220) = 0,007 А.

Для понимания фактического падения напряжения нужно посчитать:

Uпад.свет = Rсвет * I = 220 * 0,007 = 1,54 В

Далее, вычисление мощности:

P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (12 -1,54)²/ 1300 = 0,0841 Вт.

Мощность лучше брать с небольшим запасом. Сейчас будет в самый раз 0.125 Вт.

При подключении 1 светодиода к аккумулятору 12 вольт потребуется в сети резистор, который обладает сопротивлением 1.3 кОм и мощностью 0.125 Вт.

Подключение к сети 220 В

Для светодиодов, требующих ток от сети 220 В, важно знать важнейший пункт характеристики светодиода. Особенно это касается вопросов по теме, как подключить мощный светодиод. Характеристика состоит в наиболее допускаемой величине обратного напряжения. Во многих случаях оно составляет 20 В. Когда поступает сетевое питание, при обратной полярности (переменный ток) на него придёт полная амплитуда напряжения 315 В. Такое напряжение получилось потому что амплитудное напряжение почти в полтора раза выше действующего. Для работоспособности светодиодов помимо резистора, следует установить светодиод посредством последовательного подключения, который не позволит обратному напряжению пробить его.

Следующий вариант подключения от 220 В подразумевает расстановку двух диодов встречно-параллельно.

Подобный способ, где предусмотрено использование резистора – не считается правильным подключением. При использовании резистора 24 кОм, энергия рассеивания, будет приблизительно 3 Вт. А при подключении диода последовательно, можно уменьшить её в 2 раза. На обратное напряжение светодиод должен иметь напряжение не меньшее 400 В. Когда включаются 2 встречных светодиода, есть возможность вставки двух резисторов на два вата, чтобы сопротивление на каждом получилось в 2 раза меньше.

Важно понимать, что используя резистор с большим сопротивлением, к примеру, 200 кОм, есть возможность включения и без защитного диода. Так происходит, потому что обратный ток будет довольно слабым для повреждения диода. В этом варианте будет хуже яркость, но для некоторых целей, таких как подсветка, вполне хватит.

Так как сетевой ток переменный, имеется возможность включить в цепь конденсатор взамен резистора. Если сравнивать с ограничительным резистором, конденсатор не нагревается. Чтобы конденсатор мог пропускать переменный ток, сквозь него должно пройти оба полупериода сети. Так как светодиод может проводить ток лишь к одной из сторон, нужно поставить другой светодиод или диод встречно-параллельно. Это позволит пропустить второй полупериод.

Важно знать, что когда схема отключена от сети, конденсатор содержит в себе определённое напряжение, которое может равняться 315 В. Чтобы не произошел случайный удар током, следует провести установку разрядного резистора большего номинала, расположив его параллельно конденсатору. Запас мощности на конденсаторе служи для того, чтобы при обычной работе ток был незначительным и не вызывал нагрева. Чтобы обеспечить защиту от импульсных зарядных токов ставится низкоомный резистор, который будет являться предохранителем.

Мощность конденсатора должна быть от 400 В и выше. Есть варианты для цепей с переменным током напряжения, подойдут от 250 В и выше. Если требуется запустить несколько светодиодов, следует использовать последовательное соединение.

Когда происходит монтаж светодиодного освещения, расчёт диода должен происходить на ток, что будет не меньше, чем ток, проходящий сквозь светодиод. С обратным напряжением расчет должен быть таким, чтобы оно было не меньше, чем общее слагаемого напряжения на светодиодах. Используя данные рекомендации можно понять как правильно подключить светодиод.

Варианты подключений от 12 В

От 12 В подключать можно несколькими способами. Источником питания 12 В может использоваться аккумулятор. В этом примере производится подключение 3-х светодиодов.

Есть вариант подключить все через свой резистор, который выполнит функцию ограничения тока.

Другим вариантом будет включение всех светодиодов параллельным подключением, устанавливая 1 резистор, что рассчитан на тройной ток. Однако минус будет в разбросе параметров со светодиодами единого типа. Соответственно светодиод, что обладает самым слабым внутренним сопротивлением, первым пропустит повышенные токи и перегорит. После чего остальные сгорят тоже потому что ток для них будет очень сильный. В итоге приходится, как и в предыдущем варианте, устанавливать для каждого светодиода резистор.

Однако имеется альтернатива этому варианту. Можно сделать соединение последовательно, используя лишь один резистор. Так ток будет проходить сквозь каждый светодиод равномерно. Важно чтобы источник питания не имел напряжение выше сумм падения на каждом светодиоде. Далее важно правильно выбрать резистор ограничивающий ток и такой монтаж светодиодной подсветки способен работать длительный срок.

Вывод и видео

Для подключения светодиодов требуется обладать минимальным уровнем теоретических знаний, а также уметь паять. Если минимальные навыки и знания как правильно подключить светодиод присутствуют, то трудностей это не вызовет. Если есть сомнения, то вопрос как подключить светодиод, лучше доверить специалистам. Наиболее простой вариант, это установка светодиодных светильников, выполнить который можно без проблем самостоятельно.

Светодиоды уже давно используются в различных сферах жизни и деятельности людей. Благодаря своим качествам и техническим характеристикам, они приобрели широкую популярность. На основе этих источников света создаются оригинальные светотехнические конструкции. Поэтому у многих потребителей до воль но часто возникает вопрос, как подключить светодиод к 12 воль там. Данная тема очень актуальна, поскольку такое подключение имеет принципиальные отличия от других типов ламп. Следует учитывать, что для работы светодиодов используется только постоянный ток. Большое значение имеет соблюдение полярности при подключении, в противном случае, светодиоды просто не будут работать.

Особенности подключения светодиодов

В большинстве случаев для подключаемых светодиодов требуется ограничение тока с помощью резисторов. Но, иногда вполне возможно обойтись и без них. Например, фонарики, брелоки и другие сувениры со светодиодными лампочками питаются от батареек, подключенных напрямую. В этих случаях ограничение тока происходит за счет внутреннего сопротивления батареи. Ее мощность настолько мала, что ее попросту не хватит, чтобы сжечь осветительные элементы.

Однако при некорректном подключении эти источники света очень быстро перегорают. Наблюдается стремительное падение яркости свечения, когда на них начинает действовать нормальный ток. Светодиод продолжает светиться, но в полном объеме выполнять свои функции он уже не может. Такие ситуации возникают, когда отсутствует ограничивающий резистор. При подаче питания светильник выходит из строя буквально за несколько минут.

Одним из вариантов некорректного подключения в сеть на 12 воль т является увеличение количества светодиодов в схемах более мощных и сложных устройств. В этом случае они соединяются последовательно, в расчете на сопротивление батарейки. Однако при перегорании одной или нескольких лампочек, все устройство выходит из строя.

Существует несколько способов, как подключить светодиоды на 12 воль т схема которых позволяет избежать поломок. Можно подключить один резистор, хотя это и не гарантирует стабильную работу устройства. Это связано с существенными различиями полупроводниковых приборов, несмотря на то, что они могут быть из одной партии. Они обладают собственными техническими характеристиками, отличаются по току и напряжению. При превышении током номинального значения один из светодиодов может перегореть, после этого остальные лампочки также очень быстро выйдут из строя.

В другом случае предлагается соединить каждый светодиод с отдельным резистором. Получается своеобразный стабилитрон, обеспечивающий корректную работу, поскольку токи приобретают независимость. Однако данная схема получается слишком громоздкой и чрезмерно загруженной дополнительными элементами. В большинстве случаев ничего не остается, как подключить светодиоды к 12 воль там последовательно. При таком подключении схема становится максимально компактной и очень эффективной. Для ее стабильной работы следует заранее позаботиться об увеличении питающего напряжения.

Определение полярности светодиода

Чтобы решить вопрос, как подключить светодиоды в цепь 12 воль т, необходимо определить полярность каждого из них. Для определения полярности светодиодов существует несколько способов. Стандартная лампочка имеет одну длинную ножку, которая считается анодом, то есть, плюсом. Короткая ножка является катодом – отрицательным контактом со знаком минус. Пластиковое основание или головка имеет срез, указывающий на место расположения катода – минуса.

В другом способе необходимо внимательно посмотреть внутрь стеклянной колбочки светодиода. Можно легко разглядеть тонкий контакт, который является плюсом, и контакт в форме флажка, который, соответственно, будет минусом. При наличии мультиметра можно легко определить полярность. Нужно выполнить установку центрального переключателя в режим прозвонки, а щупами прикоснуться к контактам. Если красный щуп соприкоснулся с плюсом, светодиод должен загореться. Значит черный щуп будет прижат к минусу.

Тем не менее, при кратковременном неправильном подключении лампочек с нарушением полярности, с ними не произойдет ничего плохого. Каждый светодиод способен работать только в одну сторону и выход из строя может случиться только в случае повышения напряжения. Значение номинального напряжения для отдельно взятого светодиода составляет от 2,2 до 3 воль т, в зависимости от цвета. При подключении светодиодных лент и модулей, работающих от 12 воль т и выше, в схему обязательно добавляются резисторы.

Расчет подключения светодиодов в схемах на 12 и 220 воль т

Отдельный светодиод невозможно напрямую подключить к источнику питания на 12 В поскольку он сразу же сгорит. Необходимо использование ограничительного резистора, параметры которого рассчитываются по формуле: R= (Uпит-Uпад)/0,75I, в которой R является сопротивлением резистора, Uпит и Uпад – питающее и падающее напряжения, I – ток, проходящий по цепи, 0,75 – коэффициент надежности светодиода, являющийся постоянной величиной.

В качестве примера можно взять схему, используемую при подключение светодиодов на 12 воль т в авто к аккумулятору. Исходные данные будут выглядеть следующим образом:

• Uпит = 12В – напряжение в автомобильном аккумуляторе;
• Uпад = 2,2В – питающее напряжение светодиода;
• I = 10 мА или 0,01А – ток отдельного светодиода.

В соответствии с формулой, приведенной выше, значение сопротивления будет следующим: R = (12 – 2,2)/0,75 х 0,01 = 1306 Ом или 1,306 кОм. Таким образом, ближе всего будет стандартная величина резистора в 1,3 кОм. Кроме того, потребуется расчет минимальной мощности резистора. Данные расчеты используются и при решении вопроса, как подключить мощный светодиод к 12 воль там. Предварительно определяется величина фактического тока, которая может не совпадать со значением, указанным выше. Для этого используется еще одна формула: I = U / (Rрез.+ Rсвет), в которой Rсвет является сопротивлением светодиода и определяется как Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом. Следовательно, ток в цепи составит: I = 12 / (1300 + 220) = 0,007 А.

В результате, фактическое падение напряжения светодиода будет равно: Uпад.свет = Rсвет х I = 220 х 0,007 = 1,54 В. Окончательно значение мощности будет выглядеть так: P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (12 -1,54)²/ 1300 = 0,0841 Вт). Для практического подключения значение мощности рекомендуется немного увеличить, например, до 0,125 Вт. Благодаря этим расчетам, удается легко подключить светодиод к аккумулятору 12 воль т. Таким образом, для правильного подключения одного светодиода к автомобильному аккумулятору на 12В, в цепи дополнительно понадобится резистор на 1,3 кОм, мощность которого составляет 0,125Вт, соединяющийся с любым контактом светодиода.

Расчет подключения светодиода к сети 220В осуществляется по такой же схеме, что и для 12В. В качестве примера берется такой же светодиод с током 10 мА и напряжением 2,2В. Поскольку в сети используется переменный ток напряжением 220В, расчет резистора будет выглядеть следующим образом: R = (Uпит.-Uпад.) / (I х 0,75). Вставив в формулу все необходимые данные, получаем реальное значение сопротивления: R = (220 — 2.2) / (0,01 х 0,75) = 29040 Ом или 29,040 кОм. Ближайший стандартный номинал резистора – 30 кОм.

Далее выполняется расчет мощности. Вначале определяется значение фактического тока потребления: I = U / (Rрез.+ Rсвет). Сопротивление светодиода рассчитывается по формуле: Rсвет = Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом. Следовательно, ток в электрической цепи будет составлять: I = 220 / (30000 + 220) = 0,007А. В результате, реальное падение напряжение на светодиоде будет следующим: Uпад. свет = Rсвет х I = 220 х 0,007 = 1,54В.

Для определения мощности резистора используется формула: P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (220 -1,54)² / 30000 = 1,59Вт. Значение мощности следует увеличить до стандартного, составляющего 2Вт. Таким образом, чтобы подключить один светодиод к сети с напряжением 220В понадобится резистор на 30 кОм с мощностью 2Вт.

Однако в сети протекает переменный ток и горение лампочки будет происходить лишь в одной полуфазе. Светильник будет выдавать быстрый мигающий свет, с частотой 25 вспышек в секунду. Для человеческого глаза это совершенно незаметно и воспринимается как постоянное свечение. В такой ситуации возможны обратные пробои, которые могут привести к преждевременному выходу из строя источника света. Чтобы избежать этого, выполняется установка обратно направленного диода, обеспечивающего баланс во всей сети.

Ошибки при подключении

Bn44 00622b ограничить ток светодиода

Внимание! Информация предназначена для технически подготовленных специалистов!
Владельцам и пользователям телевизоров следует помнить, неквалифицированное вмешательство может в дальнейшем существенно повысить стоимость ремонта телевизора или привести к его полной неремонтопригодности!

Многим давно известно, что в LED телевизорах пятой и шестой серии производителей Samsung и LG, где применяются матрицы (LED-панели) с прямой подсветкой дисплея Direct LED, светодиоды могут перегорать иногда уже на первом или втором году эксплуатации.

Наиболее популярные модели Samsung, которым чаще требуется ремонт подсветки: UE32F5000. UE32F5020. UE32F5300. UE320F5500. и другие где установлены панели, например, HF320BGSV1V, HF320BGA-B1 с прямой подсветкой.

Среди телевизоров LG наиболее часто приходят в ремонт с неисправной LED-подсветкой модели 32LN540. 32LN541. 32LN548 c панелями LC320DUE и LC320DXE.

Симптомы проявления неисправности – есть звук, нет изображения. LED-драйвер исправен и выдаёт максимальное напряжение на выходе по причине отсутствия тока в нагрузке. Обрыв в цепи диодов можно проверить источником (стабилизатором) тока.
При вскрытии панели обнаруживается один оборванный LED и обычно ещё несколько пробитых в К/З.
Дело в том, что защитные стабилитроны, вмонтированные в корпус и подключенные параллельно переходам светодиода в обратной полярности, подвергаются лавинному и затем тепловому пробою, при обрыве светодиода. Обычно стабилитрон пробивается в короткое замыкание, а ток в линейке стабилизирован независимо от количества оставшихся LED-ов. Телевизор при этом работает, рассеиватели иногда хорошо маскируют от владельца тёмные пятна на экране.
Такое может происходить со всеми оставшимися LED-ами, пока один из стабилитронов в лавинном режиме пробьётся не в полный (К/З) а частичный пробой, например, в несколько ом или десятков ом. Тогда, разогреваясь штатным током драйвера, этот остаток PN-перехода просто сгорит в пыль от чрезмерного температурного воздействия. В итоге получим полный обрыв LED-а и отсутствие тока в линейке, а так же результат, который заставит пользователя обратиться в ремонтный сервис, – пропало изображение.
Часто уже после 2 лет эксплуатации приходится наблюдать более половины пробитых LED-ов.

Работы по замене светодиодных линеек (стрингов) или отдельных светодиодов в стрингах стали уже обыденными для ремонтников, но не все из мастеров догадываются уменьшить ток светодиодов и, в этих случаях, владельцы телевизоров в скором времени вынуждены вновь обращаться к ним за помощью.
Более того, производители (либо их дилеры) по умолчанию выставляют уровень подсветки в максимальное положение во всех режимах, скорее всего в рекламных целях, что существенно ускоряет выход из строя светодиодов. А пользователь наслаждается качеством контрастного изображения и не замечает подвоха. До поры до времени.

Производители, например, Samsung, высылают в свои авторизованные сервисные центры бюллетени с рекомендациями по доработке модулей, в которых описаны способы ограничения тока в диодах примерно на 10%, что позволяет телевизору отработать хотя бы гарантийный срок. По доработке популярных блоков Samsung BN44-00605. BN44-00615. BN44-00620. при желании, бюллетень можно найти в интернете, либо скачать здесь.

Практически всегда есть техническая возможность убавить ток подсветки после замены светодиодов.

Иногда в схемотехнике драйвера применяются ШИМ-контроллеры с выводом ISET (RISET) для подключения сопротивления Rset и установки максимального значения тока. Обычно от этого вывода на корпус установлены резисторы (два и более) для возможности изменять ток в определённых пределах. Увеличив общее сопротивление Rset, можно пропорционально уменьшить ток в светодиодах.

В любом случае ток светодиодов от LED-драйвера можно несколько уменьшить, исходя из схемотехники драйвера, в частности организации Отрицательной Обратной Связи по току ШИМ-контроллера драйвера. Обычно в таких случаях достаточно несколько увеличить номинал резистора – датчика тока в цепи последовательно включенных светодиодов.
Номинал резистора в омах необходимо изменять обратно-пропорционально току в диодах.

Рассмотрим работу LED-драйвера, реализованного на базе ШИМ контроллера, в нашем случае на картинке SEM5027, который управляет шириной отпирающих импульсов в затворе транзисторного ключа Q₁.

Работу такого повышающего преобразователя Step-Up можно коротко описать следующим образом:

Во время открытого состояния ключа, ток от вывода V_in через дроссель L, ключ Q₁ и резистор R_i идёт на землю и линейно нарастает, а сердечник дросселя в это время запасает магнитную энергию. Когда нарастающий ток достигнет критичной для транзистора величины, транзистор закроется компаратором, который отработает по напряжению на измерительном резисторе R_i, нарастающему пропорционально току в дросселе и отрытом ключе.
После того, как ключ закроется, запасённая сердечником дросселя магнитная энергия породит индукционный ток в обмотке, который продолжит свой путь в том же направлении, теперь уже через диод D, заряжая конденсатор C.
Ток самоиндукции, заряжающий конденсатор, зависит от количества запасённой магнитной энергии, следовательно от времени открытого состояния ключа, то есть, от ширины импульсов, отпирающих ключ. В режиме запуска они максимальны и ограничены только напряжением на резисторе R_i.
Уже через несколько таких импульсов запуска напряжение на конденсаторе (V_out ) будет превышать входное V_in и далее, как только светодиоды откроются, появится ток в нагрузке и пропорциональное ему напряжение на резисторе R_d. Это напряжение поступает на управляющий вход ШИМ-контроллера, внутри инвертируется и подаётся на второй вход компаратора, который теперь будет закрывать транзистор с учётом напряжения ООС на резисторе R_d. Таким образом установится режим стабилизации.

Другими словами – время открытого состояния ключа Q₁ в пределах периода, которое определяет напряжение и ток в нагрузке, стабилизируется напряжением отрицательной обратной связи (ООС) на резисторе R_d, пропорциональным току в светодиодной линейке.
По сути данный стабилизатор тока представляет собой обратноходовый повышающий преобразователь напряжения DC/DC со стабилизацией тока в нагрузке.
Транзистор Q₂ выполняет функцию ключа On/Off – включает и отключает подсветку и в стабилизации не участвует, а номинал резистора R_d в некоторых пределах, позволяемых параметрами входа, будет определять ток в нагрузке обратно пропорционально сопротивление резистора.

Например, в популярном блоке питания Samsung BN44-00605A с вышеописанным ШИМ SEM5027 номинал резистора (датчика тока) R9110 увеличивают обычно с 3.6 Ом до 4.3 – 4.7 Ом, уменьшая при этом ток в диодах примерно на 25%, что не критично сказывается на яркости подсветки, но позволяет надеяться, что светодиоды в скором времени вновь не выйдут из строя.

Есть второй способ уменьшения тока подсветки в этом блоке, который описан в бюллетене, подстроечным резистором VR9530 выставить на резисторе R9110 значение напряжения 1.044V. Для этого необходимо предварительно добавить резистор 18 KOhm, параллельно резистору R9509 для увеличения диапазона регулировки.

С боковой подсветкой (Edge LED) к неудачным вариантам можно отнести панель Samsung LE320BGM-C1, установленную в ультратонких телевизорах SAMSUNG серии ES55, например, в моделях UE32ES5500, UE32ES5507, UE32ES5530, UE32ES5537, UE32ES5550, UE32ES5557, в которых применяются светодиодные планки типа SLED 2012SVS32 7032NNB 44 2D со светодиодами 7032 6V 120mA (180mA max) типа TS732A.
Замена таких LED-ов более сложна и требует соответствующих практических навыков от мастера. Тем более, конструкция и способ включения светодиодов в группах, обычно провоцируют пробой всей группы из 11 последовательно-соединённых LED-ов. Т.е, минимум 11, а чаще 22 LED-a обнаруживаются в состоянии пробоя.

Ограничение тока в блоке питания BN44-00501A следует производить увеличением номинала резистора R9131 (датчика тока), который установлен от вывода 8 (Sense) ШИМ-контроллера SLC2012M на корпус. В данном варианте ключ ON/Off драйвера находится внутри ШИМ.
Увеличение номинала 3.5 ом до 4.3 ом уменьшит ток в нагрузке примерно на 20%.

Чтобы убавить ток подсветки в телевизорах LG, например, популярный LGP32-13PL1 (EAX64905001), необходимо увеличить сопротивление датчика тока, который состоит из набора пар низкоомных резисторов R822-R829, всего 4 пары. Отпаяв одну пару, увеличиваем номинал датчика на 25%, что увеличивает глубину ООС ШИМ и пропорционально уменьшает ток в светодиодах. С 400 mA до 300 mA. Если убрать две пары резисторов, ток уменьшится вдвое (до 200 mA), что сказывается на яркости свечения экрана.

Блоки питания LGP32-13PL1 устанавливаются в телевизорах LG с подсветкой Direct LED трёхвольтовыми светодиодами у моделей 2013 года выпуска, например, 32LN5400, 32LN540V, 32LN541V, 32LN541B, 32LN541U, 32LN542V, 32LN548C, 32LN570V, 32LN575S, 32LA615V .
Используются панели LC320DUE (SF)(R1), LC320DUE (SF)(U2), LC320DXE (SF)(R1) .

Для каждого LED-драйвера при технически грамотном анализе схемотехники может быть найден и другой индивидуальный подход для ограничения тока в светодиодных линейках.

В сложных случаях и в многоканальных драйверах практикуется уменьшение тока изменением уровня на управляемых входах ШИМ-контроллера, но в этом случае не гарантируется ограничение тока в нештатных режимах, например, при включении или в отсутствии сигнала, к тому же эти входы могут быть уже задействованы для управления подсветкой пользователем из меню.

Массовый выход из строя следующего поколения светодиодов – сдвоенных (6 Volt 2W) чаще встречаются в панелях LG, например, NC320DXN VSBP1,LC320EUN (SE)(F3). LC420DUE (FG)(P2) и других с похожими светодиодными планками. Вдвое большая мощность рассеивается в таком же корпусе, как и у прежних 3 Volt 1W. Перегрев в максимальном режиме заметен под светодиодами с обратной стороны планок. В целях увеличения продолжительности дальнейшей эксплуатации, светодиоды со следами перегрева целесообразно профилактически заменить, ибо их PN-переходы могут быть уже частично повреждены. Технология замены светодиодов и ограничения тока LED-драйвера в этих случаях остаётся прежней. Для замены в панелях LG LED 3 Volt 1W можно использовать китайские аналоги LATWT470RELZK (3528), а 6 Volt 2W можно менять на сдвоенные LATWT391RZLZK (3535).

Рассмотрим один из вариантов, как уменьшить ток подсветки в телевизорах LG 32 дюйма с блоками питания LGP32-14PL1 (EAX65391401) для шестивольтовых (сдвоенных) светодиодов.

Датчик тока состоит из шести параллельно соединённых резисторов R816-R821 – 1 Ohm, 1 Ohm, 1 Ohm, 1 Ohm, 2 Ohm, 8.2 Ohm. Общее сопротивление в этом случае рассчитывается обратно пропорционально их проводимости. Это будет 0.22 Ohm. Если убрать один резистор 1 Ohm, общее сопротивление возрастёт до 0.28 Ohm, ток пропорционально уменьшится с 250 mA примерно до 190 mA.
Рассчитать сопротивление параллельно соединённых резисторов можно здесь.

Блок питания LGP32-14PL1 установлен в моделях 2014 года выпуска 32LB551U, 32LB552U, 32LB5610, 32LB560U, 32LB561V, 32LB561U, 32LB563U, 32LB563V, 32LB565U, 32LB570U, 32LB572U, 32LB580V, 32LB628U, 32LB650V, 32LB652V, 32LF5800, 32LF580U .
Используются панели LC320DUE (FG)(A3), LC320DUH (FG)(P1), LC320DUH (FG)(P2), LC320DUE (VG)(M1), LC320DXE (FG)(A5), NC320DXN VSBP1, NC320DXN VSBP2, NC320DXN VSBP5 .

Телевизоры серии 32LBxxxx (2014 г.) самые популярные в ремонте. В настоящее время они поступают в мастерские повторно, либо по третьему кругу и нуждаются в замене комплекта светодиодов полностью (18 штук). Трещины на излучающей поверхности леда и тёмные пятна (следы перегрева) снизу планки красноречивое тому подтверждение.

Рассмотрим ещё один популярный блок питания LGP32D-15Ch2 для телевизоров LG 32 дюйма 2015 года выпуска с прямой подсветкой и сдвоенными (6V) светодиодами. Доработка подсветки так же достигается увеличением сопротивления датчика тока R816 2.4 Ohm до 3 или 3.3 Ohm. Пропорционально уменьшится ток подсветки с штатных 250mA до 200 или 180 mA соответственно.

Блок питания LGP32D-15Ch2 применяется в телевизорах 32LF560U, 32LF560V, 32LF562V, 32LF653V, 32LF564U, 32LF564V .
Используются панели LC320DUH (MG)(P1), LC320DXE (MG)(A3), NC320DUN-VBBP3, NC320DXH VSBP5 .

Панели больших диагоналей для телевизоров 42, 47, 50, 55 дюймов с диодами 3V и 6V ремонтируются по тем же технологиям. Планки у них составные из двух половинок, а светодиоды такие же как и в 32 дюймовых телевизорах.

В большинстве случаев они имеют два канала, то есть две одинаковые последовательно соединённые цепи светодиодов и два датчика тока.
Доработку блоков питания для ограничения тока LED-драйвера в них рассмотрим вкратце, а для двухканальных вариантов используем одну общую картинку ниже.

LGP42-13R2 (EAX64905401), LED-контроллер BD9483F с двумя каналами в нагрузке и двумя датчиками тока, применяется для питания панелей LC420DUE(SF)(U1), LC420DUE (SF)(R4) в LG 2013 года 42LA620V, 42LA621V, 42LN613V. Датчики тока подсветки R811-R818 – канал 1 и R829-R836 – канал 2. Все резисторы парами по 4.3 Ohm. Чтобы уменьшить ток подсветки на 25% следует убрать по одной паре резисторов в каждом канале.

LGP3942-14PL1 (EAX65423701) с ШИМ-контроллером LED BD9486F используется для питания панелей LC420DUE (FG)(P2) в телевизорах LG 2014 года выпуска 42LB620V, 42LB629V. В данном случае один канал. Датчик тока подсветки – блок резисторов R811-R818 парами по 4.3 Ohm. Уменьшить ток подсветки на 25% можно, убрав одну пару резисторов.

LGP3942D-15Ch2 (EAX66203001) с контроллером LED-подсветки LC5901, применяется для питания панелей LC420DUE (MG)(A3), LC420DUE (MG)(A6) в телевизорах LG 2015 года выпуска 42LF550V, 42LF551C, 42LF560V, 42LF562V, 42LF564V, 42LF620V. Ток в светодиодах 250 мA. Датчик тока – резистор R816 номиналом 3 Ohm. Если увеличить номинал до 4.3 Ohm, ток уменьшится до 175 мА.

LGP4750-13PL2 (EAX64905501) – блок питания с применением ШИМ-контроллера LED BD9483F, используется для питания панелей LC470DUE (SF)(R1), LC470DUE (SF)(R4), LC470DUE (SF)(U1), LC470DUE (SF)(U2), LC500DUE (SF) в телевизорах LG 2013 года выпуска 47LN540V, 47LN570Y, 47LN613V, 47LA615V, 47LA620V, 47LA621V, 50LA620V. Датчики тока в светодиодах R811-R818 – канал 1 и R829-R836 – канал 2. Резисторы в каналах парами по 4.3 + 3.9 Ohm. Уменьшить ток подсветки на 25% можно убрав по одной паре резисторов в каждом канале.

LGP55-13PL2 (EAX64905601) – блок питания с LED-контроллером BD9483F для питания панелей LA62M55T120V12 в телевизорах LG 2013 года 55LA620V. Датчики тока в светодиодах R811-R818 – канал 1 и R829-R836 – канал 2. Резисторы парами по 4.7 Ohm, по четыре пары в канале. Чтобы уменьшить ток подсветки на 25% нужно убрать по одной паре резисторов в каждом канале.

LGP55-14PL2 (EAX65423801) – блок питания с LED-драйвером и контроллером LED-подсветки BL0202B для питания панелей LC550DUH (FG)(P2) в телевизорах LG 2014 года 55LB650V, 55LB652V. Датчики тока в светодиодах R811-R818 – канал 1 и R829-R836 – канал 2. Резисторы парами, по четыре пары в канале. Чтобы уменьшить ток подсветки на 25% нужно отключить по одной паре резисторов в каждом канале.

Торцевая подсветка Edge LED в телевизорах LG выходит из строя гораздо реже. Из случаев в практике можно вспомнить панель V236BJ1-LE2 REV.C1 с планкой LG Innotek 23.6 inch Rev0.1, используется в телевизорах 24LB450U, 24LB457U, 24LF450U, 24MT45V и других.

LED-драйвер расположен на плате MainBoard. Чтобы уменьшить ток подсветки, необходимо увеличить общее сопротивление резисторов от вывода 7 (RISET) на корпус для контроллера DT1641AS. Строгой пропорциональной зависимости не будет из-за наличия дополнительного управления по этому входу, поэтому подбирать номиналы необходимо опытным путём.

На основе приобретаемого опыта эксплуатации и ремонта современных LED панелей информация будет пополняться.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Телевизор Samsung UE32F5000AK

Поступил в ремонт телевизор с заявленной неисправностью:

При включении телевизора дежурка мигает 5 раз,

затем тухнет. Изображения нет.

Произведено вскрытие и осмотр деталей.

Для начала произведен внешний осмотр БП телевизора :

Блок питания распространенный среди моделей телевизоров UE32F50**

Диагностика блока указывает исправность блока. Все наряжения в норме. присутствуют 5v,13v, присутствует сигнал PSON, основные модули телевезора исправны, аппарат включается в рабочий режим, о чем свидетельствует даже индикация лэда дежурного режима на передней панели. Однако напряжение на конденсаторе C9102 в линии питания светодиодов подсветки при включении поднимается до 230V и затем медленно падает до 180v. Затем снова попытка запуска и снова падение напряжение, что свидетельствует о том. что LED драйвер SEM5027A уходит в защиту и отключает подсветку телевизора, после чего снова делает попытку запуска.

Произведена разборка матрицы CY-HF320BGSV1V, обнаружено:

Подсветка состоит из 5-ти светодиодных лент по 9 светодиодов каждой ленте , светодиоды LUMENS SMD 3535 1Вт 3v. Диагностика показывает обрыв по одному светодиоду в каждой ленте.

Произведена замена светодиодов аналогично статье по ремонту телевизоров ORION и LG 540 и 541 серий. Ссылка на полный комплект светодиодных лент для ремонта данной модели телевизора Samsung UE32F5000AK приведена в конце статьи.

BN44-01955 доработка, уменьшение тока подсветки.

Как показывает практика ремонта с целью исключения повторных неиправностей светодиодов подсветки в обязательном случае следует уменьшить ток. В данном случае минус подсветки идет на сток полевика, его исток через резистор R9110 (3.6 Om) приходит на конденсатор C9192. (номинал резистора подписан на плате) Данный резистор и является датчиком тока в данной схеме с применением драйвера SEM5027A. Увеличив номинал данного ресистора добиваемся уменьшения тока питающего светодиоды.

Для уменьшения тока до 250 mA необходимо заменить резистор R9110 на резистор номиналом 4.6 Om. Я всегда ставлю 5.6 Om еще более уменьшая ток. Возвратов, слава богу, пока еще не было. данных моделей в ремонте было около 10-ка и практически все с неисправностью подсветки, за исключением грозовых.

Уважаемый читатель – вас приветствует коллектив компании ГИЛЬДИЯ МАСТЕРОВ. В который раз мы заведем разговор про ремонт подсветки. В настоящее время – это одна из наиболее распространенных поломок современных телевизоров. Каждый день телевизионным мастерам нашей компании приходится иметь дело с таким типом неисправностей.

Мы всегда рады проконсультировать вас по вопросам ремонта по телефонам +375 29 604 1000 +375 33 604 1000

Сегодняшний герой нашей статьи – телевизор Samsung UE40F6650AB. Комплектуется качественной матрицей разрешения Full HD. Имеет функцию Smart TV и адаптер беспроводной сети WI – FI. Несмотря на то, что телевизор Samsung UE40F6650AB относится к модельной ряду 2013 года – он вполне подходит для комфортного использования и в настоящее время.

Со слов хозяев – часть экрана телевизора начала тускло показывать и спустя неделю изображение пропало окончательно. Владельцы обратились к интернету, в результате телевизор оказался в наших умелых руках. Провести диагностику не составила большого труда. Подсветив фонариком изображение – мы увидели проступающие силуэта картинки. Замерили напряжение на драйвере подсветки – оно оказалось в норме. Единственный вариант ремонта – разобрать матрицу и заменить сгоревшие компоненты подсветки.

Разбор и состав телевизора

Предельно аккуратно кладем телевизор на стол экраном в низ.

Снимаем заднюю крышку и откладываем в сторону.

Перед нашими глазами виднеются четыре модуля – майн плата, блок питания, T-CON и динамики.

Майн плата BN41-01958A.

Майн плата BN41-01958A – c ремонтом этого блока нам приходится часто сталкиваться. Прошивка/замена микросхемы EMMC, цепи питания и BGA пайка процессора – стандартные болезни майна.

Блок питания BN44-00622B BL42X1Q_DHS – про доработку питания подсветки мы поговорим ниже по тексту.

Плата T-CON LSF400HF02 BN41-01939B

Плата T-CON LSF400HF02 BN41-01939B – иногда сгорает в результате короткого замыкания матрицы.

Матрица CY-GF400CSLV1V.

Отделяем рамку удерживающую матрицу.

Предельно аккуратно извлекаем матрицу. Любой скол превратит экран в мусор.

Отсоединяем пластик удерживающий листы рассеивателей.

Откладываем рассеиватели в сторону. Не забываем – что любое жирное пятно или пылинка будет замечательно видны на светлом фоне экрана ТВ.

Что бы добраться до подсветки, следует убрать лист заднего отражателя.

Для этого снимаем пластиковые защелки удерживающие отражатель.

Снимает лист отражателя.

Откладываем отражатель вместе с пластиковыми заглушками в сторону.

Ремонт подсветки телевизора Samsung UE40F6650AB UE40F6650

Для ремонта подсветки потребовалось заменить две длинных и две коротких планки светодиодной подсветки.

Все замечательно – осталось собрать ТВ и выдать заказчику.

Доработка блока питания BN44-00622B BL42X1Q_DHS (ограничение тока подсветки)

Ограничение тока производится с помощью подстроечного резистора выделенного на рисунке выше.

Заключение

По нашему репортажу может сложится впечатление – что ремонт подсветки простая процедура. Но за кажущейся простотой кроется много моментов, описание которых нельзя уложить в рамки одной статьи. Прежде чем вы решите попытаться самостоятельно произвести ремонт подсветки. Подумайте, что любой скол матрицы превращает телевизор в мусор.

Токоограничивающий резистор

– Build Electronic Circuits

Токоограничивающий резистор – это резистор, который используется для уменьшения тока в цепи.

Простой пример – резистор, включенный последовательно со светодиодом.

Обычно вам нужно установить токоограничивающий резистор последовательно со светодиодом, чтобы вы могли контролировать количество тока, протекающего через светодиод.

Если через светодиод проходит слишком большой ток, он перегорает слишком быстро. Если через него проходит слишком малый ток, этого может быть недостаточно для включения светодиода.

Расчет необходимого номинала резистора

Проверьте техническое описание вашего компонента, чтобы найти падение напряжения и соответствующий ток для вашего светодиода.

Если вы не можете найти таблицу, попробуйте ее.

Подключите последовательно светодиод и резистор к источнику переменного напряжения. Начните с 0 вольт и постепенно увеличивайте напряжение, пока не загорится светодиод.

Измерьте напряжение на светодиоде и ток, проходящий через него.

Допустим, светодиоду требуется 15 мА, а падение напряжения составляет 2 вольта.У вас есть источник питания 5 В, которым вы хотели бы его запитать. Какой номинал резистора вам нужен?

Чтобы найти номинал резистора, мы начинаем с определения падения напряжения на резисторе. Так как на светодиоде падение напряжения составляет 2 В, на резисторе будет падение напряжения на 3 В.

Хорошо, у нас есть 3 В, и мы хотим, чтобы через резистор и светодиод проходил ток 15 мА.

Чтобы найти необходимое сопротивление резистора, воспользуемся законом Ома.

это дает нам

Итак, необходимое значение резистора ограничения тока составляет 200 Ом.

Выбор подходящего резистора

Итак, вы знаете, что вам нужен резистор на 200 Ом.

Но если вы посмотрите на компоненты, вы обнаружите, что существует несколько различных типов резисторов.

Что ж, единственное, о чем вам нужно знать, – это номинальная мощность компонента. Какой эффект может выдержать резистор?

Итак, вам нужно выяснить, какой эффект будет рассеиваться на вашем резисторе.

Чтобы найти это, воспользуйтесь следующей формулой для расчета мощности

В нем указано, что мощность равна току, умноженному на напряжение.Получаем

Это означает, что ваш резистор должен выдерживать не менее 45 мВт.

Обычно большинство резисторов рассчитаны на мощность от 250 мВт и выше, поэтому найти подходящий резистор будет несложно.

Возврат от токоограничивающего резистора к электронной схеме

Как ограничить ток для светодиодов

Я отвечаю на ваше исправленное сообщение от 19 июня. Во-первых, вы не совсем понимаете, как работают светодиоды (но не волнуйтесь, это довольно часто).

Учтите, что вы уже знаете об электричестве .Представьте, что вам нужно зарядить пять смартфонов.

Если мы разрабатываем схему регулирования для пяти смартфонов:

Никаких объяснений здесь нет. Это устройства с постоянным напряжением , которые мы запитываем от источника постоянного напряжения : напряжение остается постоянным в параллельном соединении . (последовательная связь была бы смешной, глупой, «даже не неправильной».) Не то, чтобы мы когда-либо действительно думали об этом; это нормально.

И мы хотим думать, что светодиодные излучатели тоже такие. Но это не .

Рассмотрим люминесцентную лампу, которая работает при ~ 120 В при ~ 300 мА. Как и любой другой источник света дугового разряда, после зажигания дуги его сопротивление почти равно нулю . Лампа хочет быть полностью короткой, поэтому вам нужен балласт для ограничения тока. Балласт представляет собой источник постоянного тока , к которому мы не привыкли.

Светодиодные излучатели

очень нелинейны – небольшое изменение напряжения, температуры или возраста вызывает огромное изменение тока.Чтобы управлять ими с постоянным напряжением, вам нужно будет выбрать такое консервативное напряжение, чтобы вы не получили от светодиода большой производительности. Хорошо подобранный резистор лучше, но вам все равно нужен большой запас прочности, который удерживает вас от максимальной производительности. С другой стороны, светодиод , установленный на заводе как , должен работать при определенном токе .

Вы говорите, что у вас есть светодиод на 350 мА при 3,6 В постоянного тока. Вы интерпретировали это как около 350 мА при точно 3.6В. Нет, это наоборот: этот блок рассчитан на точно 350 мА при около 3,6 В. Если вы попробуете запустить его при 3,6 В, вы можете получить 50 мА, 150 мА, 350 мА … или волшебный дым. И это значительно изменится по мере нагрева светодиода.

Постоянный ток переворачивает наше мышление с ног на голову. При регулировании тока вместо напряжения вам нужно последовательно, а не параллельно.

Или, если мы разрабатываем схему регулирования для пяти светодиодов:

Это устройства постоянного тока , которые мы запитываем от источника постоянного тока : ток остается постоянным в соединении серии .(параллельное соединение было бы смехотворно, глупо, «даже не неправильно» … ну, не совсем так, как в предыдущем примере, но вы действительно будете молиться богам производственной терпимости.)

Если вы хотите уменьшить яркость светодиода, вы можете изменить силу тока. Напряжение не сильно изменится, поэтому уменьшение тока вдвое снижает яркость примерно вдвое. Поскольку они расположены последовательно, они все тускнеют вместе и одинаково. И поскольку мы, безусловно, можем изменить ток, было бы более уместно назвать эту схему «режимом тока», поскольку мы заботимся о токе, а не о напряжении.

На практике модули регуляторов постоянного тока легко доступны. Их делают многие. И 350 мА – это обычно используемый ток. Немного заботимся о напряжении; драйвер, предназначенный для светодиодов ~ 3,6 В, может отличаться от драйвера, предназначенного для цепочки ~ 36 В из 10 последовательно.

Или, если вам нужно действительно простое, глупое регулирование тока, действительно, резистора будет достаточно. Фактически, вам понадобится только один резистор. Но, как уже говорилось, таким образом вы не получите максимальной производительности от светодиодов.

Если несколько светодиодов складываются для большего напряжения, чем имеется у вас, можно разделить их на последовательно-параллельные цепочки с регулировкой тока в каждой цепочке. Вот что происходит в «светодиодных лентах» на 12 вольт. Другой – использовать повышающий преобразователь для накачки напряжения. Поскольку источники питания постоянного тока обычно включают в себя дроссели и прерыватели, функции «повышения» и «ограничения тока» могут быть объединены – Joule Thief – очень простой пример этого.

Требуется ли токоограничивающий резистор для светодиодов, если прямое напряжение и напряжение питания равны?

Нет, не правильно хотя бы потому, что ни светодиода, ни блока питания не 3.3В. Источник питания может быть 3,28 В, а напряжение светодиода 3,32 В, и тогда простой расчет для последовательного резистора больше не выполняется.

Модель светодиода – это не просто постоянное падение напряжения, а скорее постоянное напряжение последовательно с резистором внутреннего сопротивления. Поскольку у меня нет данных для вашего светодиода, давайте посмотрим на эту характеристику для другого светодиода, Kingbright KP-2012EC LED:

.

Для токов выше 10 мА кривая прямая, а наклон обратный внутреннему сопротивлению.При 20 мА прямое напряжение составляет 2 В, при 10 мА – 1,95 В. Тогда внутреннее сопротивление

\ $ R_ {INT} = \ dfrac {V_1 – V_2} {I_1 – I_2} = \ dfrac {2V – 1.95V} {20mA – 10mA} = 5 \ Omega \ $.

Собственное напряжение

\ $ V_ {INT} = V_1 – I_1 \ times R_ {INT} = 2V – 20mA \ times 5 \ Omega = 1.9V. \ $

Предположим, у нас есть источник питания 2 В, тогда проблема немного похожа на исходную, где у нас было 3,3 В для питания и светодиода.Если мы подключим светодиод через резистор 0 \ $ \ Omega \ $ (в конце концов, оба напряжения равны!), Мы получим ток светодиода 20 мА. Если напряжение источника питания изменится на 2,05 В, то есть только на 50 мВ, тогда ток светодиода будет

.

\ $ I_ {LED} = \ dfrac {2,05–1,9 В} {5 \ Omega} = 30 мА. \ $

Таким образом, небольшое изменение напряжения приведет к большому изменению тока. Об этом свидетельствует крутизна графика и низкое внутреннее сопротивление. Вот почему вам нужно внешнее сопротивление, которое намного выше, чтобы мы могли лучше контролировать ток.Конечно, падение напряжения на 10 мВ, скажем, на 100 \ $ \ Omega \ $ дает только 100 \ $ \ mu \ $ A, что будет практически незаметно. Следовательно, также требуется более высокая разница напряжений.

Вам всегда требуется достаточно большое падение напряжения на резисторе, чтобы иметь более или менее постоянный ток светодиода.

Сопротивление

– Правильная формула для токоограничивающего резистора светодиода?

Ваша формула верна, НО для того, чтобы сделать это правильно, вам нужно повторить результат (или использовать простой графический метод линии нагрузки – см. В конце).
Это связано с тем, что прямое падение напряжения на светодиодах нелинейно с током (или ток не является линейным с прямым падением напряжения. Во многих случаях этот эффект несущественен, но в некоторых случаях он может привести к результатам, которые составляют 2: 1 или более в ошибка

Если имеется большой запас по напряжению для последовательного резистора – разница между Vcc и Vf – исходный результат может быть достаточно близким для корректировки, чтобы не иметь значения. Но если запас напряжения мал по отношению к Vf, изменения в светодиоде Vf с током изменят запас, который изменит ток, который изменит Vf, что изменится…. Это действительно происходит в реальных ситуациях.

Для белых светодиодов Vf обычно находится в диапазоне от 2,9 В до 4 В с более типичными значениями 3,3 – 3,8 В до недавнего времени и, скажем, 3,0 – 3,3 В для более современных светодиодов с более высокой эффективностью. В серьезных производственных приложениях Vf будет доступен в «ящиках», поэтому его можно гарантировать в пределах +/- 0,1 В при заданном токе. В розничных продажах вы можете получить образцы из каждого бункера, и Vf может составлять, например, 3,3 В для одного светодиода и 3,6 В для другого номинально идентичного.

При работе от 5 В запас будет 1,7 В и 1,4 В соответственно для изменения тока примерно (1,7–1,4) / 1,7 = ~ 18%. Добавьте к этому небольшие сдвиги Vf с током, как указано выше, и 20% -ые вариации If могут возникнуть между «идентичными» светодиодами. В большинстве случаев это не имеет никакого практического значения. Световой поток примерно пропорционален току – 20% -ное изменение светового потока не может быть обнаружено на глаз для всех, кроме самых опытных или опытных зрителей.

Если бы это был светодиод мощностью, скажем, 5 Вт, то разница в рассеиваемой мощности светодиода могла бы составлять 1 Вт, и это МОЖЕТ повлиять на рабочие температуры и срок службы.

Все это приводит к совету о том, что в «серьезных» приложениях светодиоды должны подключаться к источнику постоянного тока, если вы заботитесь об истинном рабочем токе. В «индикаторных» ролях или приложениях с низким уровнем освещения это может не иметь значения. В приложениях с высокой мощностью или там, где срок службы светодиодов имеет значение, постоянный ток необходим.

---

SH правильно прокомментировал:

Классический неитеративный метод заключается в том, чтобы взять характеристическую кривую светодиода и провести по ней линию нагрузки так, чтобы она пересекала кривую в рабочей точке, выбранной пользователем.Наклон говорит о сопротивлении. Люди делали это все время в эпоху электронных ламп, когда еще не было карманных калькуляторов.

Это быстрый и простой метод, дающий тот же конечный результат. Википедия

Простое и полезное руководство по нагрузке здесь

Изображения, в основном связанные, каждое из них ссылается на свою веб-страницу

Базовые токоограничивающие резисторы для светодиодов

Это очень простое общее руководство для людей, которые совсем не разбираются в светодиодах или электронике. Мы делаем некоторые общие предположения, чтобы упростить ситуацию и не вдаваться в подробности, если вы Хотите узнать больше, начните с изучения закона Ома.

Итак, у вас есть несколько светодиодов, и вы хотите подключить их к источнику питания.

Светодиод имеет «прямое напряжение», это «количество вольт», которое он «израсходует», чтобы зажечь, синий светодиод, например, имеет прямое напряжение около 3,2 вольт, поэтому светодиод «израсходует». ”3,2 В для получения света.

Количество вольт, которое «расходует» светодиод, не изменяется (значительно) независимо от его яркости. Но сила тока (миллиампер) делает, и самое главное, слишком много миллиампер, и светодиод мгновенно перегорает.Максимальный рекомендуемый ток большинства стандартных светодиодов составляет около 20 или 30 мА.

Итак, что нам нужно сделать, это ограничить ток. Самый простой способ сделать это – использовать резистор подходящего размера.

Как решить, какой резистор вам нужен?

Вот приблизительная формула для одного или нескольких светодиодов в серии , через которые вы получите около 20 мА (плюс-минус!)

Во-первых, мы определяем, сколько вольт выдает ваш блок питания;

VSupply = 12

Затем мы складываем напряжения последовательно подключенных светодиодов, группируем их на красный, зеленый, желтый и синий, белый.

Vf1 = (R + G + Y) * 2,1

Теперь мы знаем, сколько вольт «израсходуют» светодиоды, мы выясняем, сколько вольт «осталось».

Остаток = VSupply – Vf1 – Vf2

И, наконец, мы можем рассчитать резистор, который нам нужен

Резистор Ом = Остаточное напряжение / 0,02

Обратите внимание, что если Vremaining отрицательный, у вас слишком много светодиодов, подключенных последовательно, недостаточно вольт для их питания (в этом случае вы можете сделать более одной последовательной цепочки меньшего размера, каждая со своим собственным резистором, и соединить эти цепочки параллельно. ).

Вот пример строки из 2 красных, 1 зеленого и 1 синего последовательно (Supply +> R> R> G> B> Supply-)

VSupply = 12

Vf1 = (2 + 1 + 0) * 2,1 = 6,3

Vf2 = (1 + 0) * 3,1 = 3,1

V Остаток = VSupply – Vf1 – Vf2 = 12 – 6,3 – 3,1 = 2,6

Резистор = 2,6 / 0,02 = 130 Ом

Наконец, помните, что в отличие от светодиода лампочки работают только в одном направлении, положительное напряжение должно подаваться на анод (длинная ножка на стандартных светодиодах 5/3 мм), а отрицательное напряжение на катод (короткая ножка на стандартные светодиоды 5/3 мм), а при последовательном соединении катодом первого кабеля и анодом второго… и так далее.

Правильный выбор токоограничивающих резисторов для светодиодных драйверов постоянного напряжения – LED professional

Введение:
Не все резисторы одинаковы, и рост на новых рынках, таких как мощное светодиодное освещение, подчеркивает важность понимания все аспекты приложения, чтобы правильно и безопасно указать правильный тип резистора.

Следовательно, эта статья сначала вернется к основам, чтобы понять принципы работы светодиодов и то, как они должны быть правильно смещены для достижения оптимальной светоотдачи, указанной производителями.Здесь будут рассмотрены электрические, оптические и тепловые характеристики светодиодов, чтобы понять, почему последовательное включение нескольких светодиодов может быть более эффективным, чем перегрузка отдельных светодиодов, и почему контроль температуры является ключом не только к максимальному выходу, но и к поддержанию желаемого цвета. тон и обеспечение надежности и долгого срока службы.

Поняв расчеты смещения для некоторых типичных сценариев освещения, быстро становится очевидно, что во многих приложениях необходимый балластный резистор может рассеивать несколько ватт мощности.Это не только диктует необходимость в подходящем типе резистора высокой мощности, но может потребовать конструкции, подходящей для установки на радиаторе, чтобы отводить тепло от светодиода, а не вносить вклад в и без того сложное требование к конструкции.

Все эти и другие соображения будут изучены в контексте потенциальных проектных решений от специализированного производителя и поставщика резисторов, Riedon, чья продуктовая линейка включает в себя силовые резисторы с проволочной обмоткой серии UT для рассеивания до 13 Вт, силовые пленочные резисторы серии PF. с мощностью до 20 Вт и другие серии, которые позволяют использовать дополнительные радиаторы и варианты поверхностного монтажа.

Общие сведения о работе светодиодов и требованиях к смещению:
Светоизлучающий диод (СИД) – это тип полупроводникового диода, который излучает свет, когда ток течет от анода к катоду через P-N переход устройства. Следовательно, при нормальной работе светодиоду требуется источник постоянного тока (DC) для обеспечения необходимого положительного смещения (прямого напряжения) на этом переходе.
Светодиоды высокой яркости, предназначенные для освещения, обычно обеспечивают оптимальную производительность при прямом напряжении около 3 В.Однако, как видно на рисунке 1, зависимость напряжения от тока нелинейна, поэтому, хотя светодиод начинает включаться при более низком напряжении, он будет быстро потреблять гораздо более высокий ток, когда напряжение превышает его номинальное значение. Помимо соображений рассеивания тепла и надежности (подробнее об этом ниже), это неэффективно, поскольку связь светового потока (мера светоотдачи) с током светодиода также нелинейна. Таким образом, удвоение тока, безусловно, не приводит к удвоению светоотдачи, и гораздо лучшим решением для достижения желаемого светового потока является использование нескольких светодиодов.

Рисунок 1: Типичная характеристика зависимости тока светодиода от напряжения

С учетом этих характеристик обычным решением для управления светодиодами является управление током через устройство, а в простейшем методе, как показано на рисунке 2, используется последовательный резистор для ограничения ток такой, что по закону Ома:

IF = (VDC – VF) / R
где IF = прямой ток
VDC = напряжение питания
VF = прямое напряжение
R = балластный резистор

Рисунок 2: Простая схема смещения светодиода

Можно использовать выпрямленный и сглаженный вход сети для питания цепи смещения светодиода, но результирующее напряжение питания (В постоянного тока) будет намного выше, чем прямое напряжение (VF) на один светодиод, а это означает, что на балластный резистор будет потрачена значительная мощность по сравнению с мощностью, потребляемой светодиодом. Последовательное соединение ряда светодиодов, которое типично для многих конструкций светодиодных ламп, решает проблему лишь частично, поскольку совокупное прямое напряжение все равно будет меньше, чем напряжение, падающее на резисторе.

Вместо этого в большинстве систем светодиодного освещения используются блоки питания (БП) со специальными схемами драйверов светодиодов, обеспечивающими выходной сигнал, соответствующий требуемой конфигурации светодиодов. Эти блоки питания обычно принимают входное напряжение сети переменного тока с выходом постоянного тока, который может управлять одним светодиодом, но, скорее всего, цепочкой светодиодов, работающих при напряжении до 60 В.Даже в светодиодных лампах типа «замена 60 Вт» используется встроенный драйвер светодиодов для преобразования сети переменного тока в подходящее напряжение постоянного тока для питания светодиодов. Использование выделенных источников питания также позволяет подключать светодиоды или цепочки светодиодов параллельно для распределенных систем освещения, но обычно ток в каждом параллельном тракте по-прежнему необходимо ограничивать с помощью отдельного последовательного резистора.

Рекомендации по выбору балластного резистора:
Мы можем легко понять это, выполнив некоторые простые вычисления на основе схемы смещения и характеристик светодиодов, показанных выше.Например, использование источника постоянного тока 24 В и шести последовательно соединенных светодиодов (каждый с номинальным прямым напряжением 3 В) оставляет нам 6 В, падающие на балластный резистор. Таким образом, при соответствующем прямом токе светодиода 350 мА необходимое значение резистора равно:

R = (VDC – 6 x VF) / IF = (24-6 x 3) / 0,35 = 17,1 Ом (Ом)
И мощность, которую должен рассеивать резистор, определяется как:
P = V x I = 6 x 0,35 = 2,1 Вт (Вт)

Это обеспечивает базовую спецификацию резистора, но прежде чем двигаться дальше, чтобы увидеть, какой тип резистора может быть подходящим, возможно, полезно подвергнуть сомнению некоторые из наших предположений. Например, почему источник питания 24 В, когда явно источник питания 20 В, уменьшит рассеиваемую мощность в резисторе до 0,7 Вт? Одна из причин заключается в конструкции и допусках компонентов. Типичный блок питания может иметь допуск по выходному напряжению ± 5%, и, хотя вольт-амперная характеристика светодиодов по-прежнему играет важную роль, большая часть изменений выходного сигнала будет влиять на напряжение на резисторе. Следовательно, в нашем примере с блоком питания 24 В увеличение на + 5% (+ 1,2 В) приведет к увеличению тока примерно до 400 мА, что все еще близко к номинальному значению для светодиодов.Однако с блоком питания 20 В увеличение на + 5% (+ 1 В) приводит к увеличению прямого тока примерно до 450 мА, что непропорционально выше целевого значения 350 мА.

Аналогичные эффекты на прямой ток будут иметь место, если само значение резистора значительно отклоняется от проектного целевого значения или если светодиоды отличаются от своих номинальных характеристик. Хотя не существует абсолютных правил для проектирования цепей смещения светодиодов, все эти факторы необходимо учитывать. Наказание, как отмечалось ранее, заключается в том, что повышенное рассеивание мощности при работе с более высокими токами приводит к более высоким температурам перехода светодиодов.Это приводит к снижению относительной светоотдачи, что частично сводит на нет любое увеличение от работы с более высоким током, но, что более важно, влияет на надежность устройства и ожидаемый срок службы.

Относительная цветность, то есть цветовой тон светодиода, также зависит от изменений тока и температуры, и это еще одна причина для того, чтобы держать их под контролем. Это поднимает проблему затемнения светодиодов, поскольку, хотя можно добиться аналогового затемнения светодиодов в ограниченном диапазоне яркости, изменяя ток возбуждения, иногда даже превышающий его номинальный номинал, это связано с той же проблемой изменения цвета.Вместо этого предпочтительным методом является широтно-импульсная модуляция (ШИМ) тока смещения. Этот подход обычно приводит в действие светодиоды с прямоугольной формой волны, эффективно включая и выключая светодиоды со скоростью (100 кГц или более), которая слишком высока, чтобы ее можно было заметить. Таким образом, светодиоды видят идеальный номинальный прямой ток во время «включенной» части цикла и незначительное рассеивание мощности во время «выключенной» фазы. Однако потенциальное требование к ШИМ-регулировке яркости накладывает еще одно ограничение на выбор балластного резистора; а именно, что это должна быть нереактивная нагрузка i.е. с минимальной индуктивностью или емкостью.

Возможные типы резисторов для балластов светодиодов:
Для светодиодного освещения устройства с номинальным номинальным прямым током 350 мА являются довольно типичными, но все более распространенными становятся светодиоды, рассчитанные на работу при 700 мА, 1 А и даже 1,5 А. Таким образом, если в описанном выше примере применения требуется резистор мощностью чуть более 2 Вт, для светодиодов более высокой мощности вполне могут потребоваться резисторы мощностью 10 Вт или более.

Резисторы с осевыми выводами с проволочной обмоткой обеспечивают разумную мощность с низкими допусками на сопротивление, отличные характеристики с низким TCR (температурный коэффициент сопротивления) и могут работать в широком диапазоне температур.Например, резисторы с проволочной обмоткой серии UT от Riedon предлагают номинальную мощность до 13 Вт и диапазон температур от -55 ° C до + 250 ° C (или даже + 350 ° C для некоторых типов). Для еще большего рассеивания мощности или там, где важно более эффективно отводить тепло от балластного резистора, Riedon предлагает серию UAL резисторов с проволочной обмоткой в ​​алюминиевом корпусе с номинальной мощностью до 50 Вт и выше.

Резисторы с проволочной обмоткой доступны с неиндуктивными обмотками, но технология тонкопленочных резисторов предоставляет альтернативу, которая может подойти для некоторых приложений.Серия PF от Riedon предлагает силовые пленочные резисторы с низкой индуктивностью в различных корпусах для поддержки различных номинальных мощностей, например 20Вт ТО-126 и 50Вт ТО-220. Для поверхностного монтажа серия силовых пленочных SMD резисторов PFS от Riedon может выдерживать до 35 Вт.

Об авторе:
Фил Эбберт – вице-президент по проектированию, Riedon Inc.:
Фил Эбберт отвечает за разработку резисторов в Riedon Inc. Он также отвечает за технологические проекты, включая оборудование, испытания и разработку процессов.Г-н Эбберт имеет 15-летний опыт разработки резисторов и возглавил расширение Riedon от резисторов с проволочной обмоткой до связанных пленочных и фольговых технологий. Он изучал физику, оптику и информатику в Университете Карнеги-Меллона.

Объяснение 2 лучших схем ограничителя тока

В этом посте объясняются 2 простые универсальные схемы регулятора тока, которые можно использовать для безопасной эксплуатации любого желаемого светодиода высокой мощности.

Описанная здесь универсальная схема ограничителя тока с высокой мощностью светодиода может быть интегрирована с любым грубым источником постоянного тока для обеспечения превосходной защиты от перегрузки по току для подключенных светодиодов высокой мощности.

Почему ограничение тока так важно для светодиодов

Мы знаем, что светодиоды – это высокоэффективные устройства, которые способны производить ослепляющее освещение при относительно низком потреблении, однако эти устройства очень уязвимы, особенно к теплу и току, которые являются дополнительными параметрами и влияют на светодиод. представление.

Приведенные выше параметры становятся критически важными, особенно при использовании светодиодов высокой мощности, которые выделяют значительное количество тепла.

Если светодиод управляется более высоким током, он будет иметь тенденцию нагреваться сверх допустимых значений и разрушаться, в то время как, наоборот, если рассеивание тепла не контролируется, светодиод начнет потреблять больше тока, пока не будет разрушен.

В этом блоге мы изучили несколько универсальных ИС для рабочих лошадок, таких как LM317, LM338, LM196 и т. Д., Которые обладают множеством выдающихся возможностей регулирования мощности.

LM317 предназначен для работы с токами до 1,5 ампер, LM338 допускает максимум 5 ампер, а LM196 предназначен для генерации до 10 ампер.

Здесь мы используем эти устройства для ограничения тока для светодиодов самыми простыми из возможных способов:

Первая схема, представленная ниже, сама по себе проста, используя только один рассчитанный резистор, IC может быть сконфигурирован как точный регулятор или ограничитель тока.

ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫШЕЙ ЦЕПИ

Расчет резистора ограничителя тока

На рисунке показан переменный резистор для настройки контроля тока, однако R1 можно заменить на постоянный резистор, рассчитав его по следующей формуле:

R1 (Ограничение Резистор) = Vref / ток

или R1 = 1,25 / ток.

Ток может быть разным для разных светодиодов и может быть рассчитан путем деления оптимального прямого напряжения на его мощность, например, для светодиода мощностью 1 Вт ток будет 1/3.3 = 0,3 ампера или 300 мА, ток для других светодиодов может быть рассчитан аналогичным образом.

Приведенный выше рисунок поддерживает максимум 1,5 А, для больших диапазонов тока ИС можно просто заменить на LM338 или LM196 в соответствии со спецификациями светодиода.

Схемы приложений

Изготовление светодиодного трубчатого света с регулируемым током.

Вышеупомянутая схема может быть очень эффективно использована для создания прецизионных цепей светодиодных трубок с регулируемым током.

Ниже показан классический пример, который можно легко изменить в соответствии с требованиями и спецификациями светодиодов.

Схема драйвера светодиода постоянного тока мощностью 30 Вт

Последовательный резистор, соединенный с тремя светодиодами, рассчитывается по следующей формуле:

R = (напряжение питания – общее прямое напряжение светодиода) / ток светодиода

R = ( 12 – 3,3 + 3,3 + 3,3) / 3 ампера

R = (12 – 9,9) / 3

R = 0,7 Ом

R Вт = V x A = (12-9,9) x 3 = 2,1 x 3 = 6,3 Вт

Ограничение тока светодиода с помощью транзисторов

В случае, если у вас нет доступа к IC LM338 или если устройство недоступно в вашем районе, вы можете просто настроить несколько транзисторов или BJT и сформировать эффективную схему ограничителя тока для вашего светодиода. .

Схема цепи управления током с использованием транзисторов приведена ниже:

Версия PNP указанной схемы

Как рассчитать резисторы

Чтобы определить R1, вы можете использовать следующую формулу:

R1 = (Us – 0,7) Hfe / ток нагрузки,

, где Us = напряжение питания, Hfe = коэффициент усиления прямого тока T1, ток нагрузки = ток светодиода = 100 Вт / 35 В = 2,5 ампер

R1 = (35 – 0,7) 30 / 2,5 = 410 Ом,

Мощность для вышеуказанного резистора будет P = V ² / R = 35 x 35/410 = 2.98 или 3 Вт

R2 можно рассчитать, как показано ниже:

R2 = 0,7 / ток светодиода
R2 = 0,7 / 2,5 = 0,3 Ом, мощность
можно рассчитать как = 0,7 x 2,5 = 2 Вт

Использование MOSFET для более высоких токов

MOSFET

более эффективны, чем BJT, с точки зрения обработки более высокого тока и мощности. Следовательно, для приложений, требующих ограничения высокого тока, для нагрузок с высокой мощностью, МОП-транзистор может использоваться вместо T1.

Текущая пропускная способность полевого МОП-транзистора будет зависеть от его номиналов V _DS и I _DS в зависимости от температуры корпуса.Это означает, что полевой МОП-транзистор сможет выдерживать величину тока, определяемую продуктом его V _DS x I _DS , при условии, что температура корпуса не превышает 40 градусов Цельсия.

Это может показаться практически невозможным, поэтому фактический предел будет определяться количеством V _DS и I _DS , которое позволяет устройству работать ниже отметки 40 градусов Цельсия.

Вышеупомянутые схемы ограничения тока на основе BJT можно модернизировать, заменив T1 на MOSFET, как показано ниже:

Расчет номинала резистора останется таким же, как описано выше для версии BJT

Схема ограничителя переменного тока

We может легко преобразовать вышеуказанный ограничитель постоянного тока в универсальную схему ограничителя переменного тока.

Использование транзистора Дарлингтона

В этой схеме регулятора тока используется пара Дарлингтона T2 / T3, соединенная с T1 для реализации петли отрицательной обратной связи.

Работу можно понять следующим образом. Допустим, на входе питания ток источника I по какой-то причине начинает расти из-за большого потребления нагрузкой. Это приведет к увеличению потенциала на R3, вызывая повышение потенциала базы / эмиттера T1 и проводимости через его коллектор-эмиттер. Это, в свою очередь, приведет к тому, что базовая предвзятость пары Дарлингтона станет более обоснованной.Из-за этого увеличение тока будет сдерживаться и ограничиваться нагрузкой.

Включение подтягивающего резистора R2 гарантирует, что T1 всегда проводит с постоянным значением тока (I), которое задается следующей формулой. Таким образом, колебания напряжения питания не влияют на ограничение тока цепи.

R3 = 0,6 / I

Здесь I – ограничение тока в амперах, требуемое приложением.

Другая простая схема ограничителя тока

В этой концепции используется простая схема с общим коллектором BJT.который получает свое базовое смещение от переменного резистора 5 кОм.

Этот потенциометр помогает пользователю регулировать или устанавливать максимальный ток отключения для выходной нагрузки.

При отображении значений выходной ток отключения или ограничение тока можно установить от 5 мА до 500 мА.

Хотя из графика мы можем понять, что процесс отсечки тока не очень резкий, на самом деле его вполне достаточно для обеспечения надлежащей защиты выходной нагрузки от перегрузки по току.

Тем не менее, диапазон ограничения и точность могут быть изменены в зависимости от температуры транзистора.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.