Напряжение для светодиода

Как понять, на сколько вольт рассчитан светодиод | Энергофиксик

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

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

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

Определяем падение напряжения теоретическим способом

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

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

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

Таким нехитрым способом вы определили цвет и исправность самого светодиода.

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

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

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

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

Практическое определение напряжения светодиода

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

Собираем все наши детали вот по этой схеме:

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

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

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

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

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

Заключение

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

Калькулятор светодиодов

Я уже прочитал статью, сразу перейти к калькулятору.

Для устойчивой работы светодиоду необходим источник постоянного напряжения и стабилизированный ток, который не будет превышать величины, допустимые спецификой конкретного светодиода. Если необходимо подключить светодиоды индикаторные, рабочий ток которых не превышает 50-100мА, можно ограничить ток посредством резисторов. Если речь идет о питании мощных светодиодов с рабочими токами от сотен миллиампер до единиц ампер, то не обойтись без специальных устройств – драйверов (подробнее об этих устройствах читайте в статье "Драйвера для светодиодов", готовые модели драйверов можно увидеть здесь.). Далее рассмотрим варианты, когда требуемый ток небольшой и обойтись резисторами все же можно.

Резисторы являются пассивными элементами – ток они просто ограничивают, но никак не стабилизируют. Сила тока будет меняться с изменением напряжения в соответствии с законом Ома. Ограничивается ток резистором банальным преобразованием «лишнего» электричества в тепло по формуле

P = I²R, где P - выделяемое тепло в ваттах, I - сила тока в цепи в амперах, R - сопротивление в омах.

Устройство при этом, естественно, греется. Способность резистора рассеивать тепло не безгранична и, при превышении допустимого тока, он сгорит. Допустимая рассеиваемая мощность определяется корпусом резистора. Это нужно учитывать при планировании подключения светодиодов и выбирать элементы с, как минимум, двойным запасом прочности.

Схема подключения одного светодиода

Если необходимо подключить один светодиод, то сопротивление резистора можно рассчитать, в соответствии с законом Ома, по простой формуле:

R = (U - U L) / I, где R - требуемое сопротивление в омах, U - напряжение источника питания, UL - падение напряжения на светодиоде в вольтах, I - нужный ток светодиода в амперах.

Очень часто нужно подключить не один, а несколько светодиодов. В этом случае возможно их последовательное или параллельное подключение.

Схема последовательного подключения светодиодов

Падение напряжения на последовательно соединенных светодиодах суммируется, через каждый из них протекает одинаковый ток. Напряжение источника питание должно быть больше, чем суммарное падение напряжения.

Рассчитывается сопротивление резистора по такому же принципу, как и в случае одного светодиода, только учитывается падение напряжения не на одном светляке, а суммарно для всей цепочки.

Последовательное подключение удобно тем, что требует минимум дополнительных деталей, кроме того, от источника питания не требуется большой ток. Но при большом количестве светодиодов может потребоваться существенное напряжение. Кроме того, если один из последовательной цепочки сгорит, то цепь оборвется и светить перестанут все светодиоды. Также при таком варианте подключения важно использовать совершенно одинаковые светодиоды, иначе их разные параметры будут служить источником дисбаланса. В итоге они могут либо светить неравномерно, либо значительно быстрее выходить из строя.

Схема параллельного подключения светодиодов

Параллельное подключение равносильно одновременному подключению отдельных светодиодов, которым совсем «не обязательно знать» о наличии других светодиодов. При этом напряжение источника питания должно превышать падение напряжения на одном светодиоде. Сила тока каждого светодиода может регулироваться индивидуально, выбором сопротивления подсоединенного к нему резистора. Важно, чтобы источник питания «знал», сколько светодиодов к нему подключено, поскольку общая сила тока, которую потребуется от него предоставить, равна сумме токов, протекающих через все светодиоды. Если один из светодиодов выйдет из строя, со свечением остальных ничего не произойдет, поскольку работают они индивидуально. Учтите, что это не относится к параллельным светодиодам, которые питаются от токоограничивающего драйвера! Драйвер стабилизирует ток, выход из строя одной из веток приведет к общему снижению тока. Это снижение драйвер немедленно компенсирует, что приведет к повышению тока на оставшихся ветках. А они могут это и не пережить. По аналогичной причине следует избегать подключения нескольких параллельных светодиодов через один токоограничивающий резистор.

Схема правильного и неправильного параллельного подключения светодиодов

Сопротивление каждого резистора при параллельном подключении светодиодов рассчитывается, повторюсь, так же, как и при подключении одного светодиода.

Параллельное подключение светодиодов не требует высокого напряжения питания, но при его использовании необходимо обеспечить достаточную силу тока. Требуется большее количество деталей, но можно одновременно подключить светодиоды с разными параметрами. Также большее количество токоограничивающих резисторов, которые будут выделять тепло, даст более низкий общий КПД схемы по сравнению с последовательным подключением.

Быстро рассчитать сопротивление резистора при подключении одного или нескольких одинаковых светодиодов поможет предложенная ниже форма онлайн-калькулятора светодиодов.

Расчет резистора для светодиода

Тип подключения:

Выбрано: Один светодиод

Общая потребляемая мощность:

Общий ток источника питания:

На резисторах рассеивается:

На светодиодах рассеивается:

КПД схемы:

Требуемая мощность резисторов - очень большая!!

Выбирайте резисторы с номиналом не меньше рассчитанного!

Схемы подключения светодиода II - инструкция

Начало здесь

Чудненько. Вот мы и вспомнили чуть-чуть основы физики. Теперь рассмотрим более стабилизированную схему включения светодиодов. Возложим техническую проблему подключения на мировые умы, разрабатывающие интегральные микросхемы. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Это достаточно просто, главное нащупать немного лишних монет в кармане. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок в заголовке статьи) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 — падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напрягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком подключении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток через светодиод будет соответствовать неизменному значению в 20 мА! При 20 вольтах получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно пять белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет всегда протекать 20 мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).

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

Каждую цепочку желательно собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.

Тоже важно!!! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно разрабатывать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20 мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет небольшая, зато долгий срок службы гарагтирован.

Просто соединять светодиоды и подключать их к батарейкам от пульта — не интересно. Их обязательно надо спаять вместе и подключить к какому-нибудь устройству (Пылесосу, например, чтобы было видно всасывание каждой пылинки. Тут сразу надо учесть, что в пылесосе 220 опасных вольт, да еще и напряжение переменное, что никак не годится для подключения светодиодов. Для этого надо изготовить специальный блок питания, но эту тему мы не будем сейчас обсуждать).

Надо найти устройство с постоянным напряжением и обильно украсить его светодиодами. Вот тут-то вперед выступают счастливые обладатели личных механических коней (авто-мото-вело-самокато). Ведь можно обвесить свой любимый транспорт светодиодами так, что прохожие не усомнятся, что мимо проехала новогодняя елка, а никак не средство передвижения. Нужно сразу предупредить, что злоупотребление количеством, яркостью и цветом пресекается некоторыми сотрудниками дорожной инспекции. Также не следует, к примеру, делать стоп-сигналы с яркостью превышающей яркость фар с включенным дальним светом — это немного раздражает едущих сзади, что тоже может в конце концов неблагоприятно сказаться на Вашем организме (особенно на лице), но не будем расстраиваться, ведь есть еще пространство внутри !!! Там уж можно приложить всю свою фантазию (например подсветить снизу лицо водителя синим цветом, что отобьет охоту у сотрудников ГИБДД проверять документы).

Сразу надо иметь ввиду, что напряжение в сети исправного авто не 12В, а 14,5 В. Желательно проверить это прибором при запущенном двигателе (если конечно есть двигатель). Так же в бортовой сети железного коня наблюдается множество помех, которые не желательны, да и напряжение иногда не очень постоянное. Для снижения помех на входе вашего светящегося устройства можно собрать простую схему из двух деталей — диода и электролитического конденсатора (рисунок). Конденсатор и диод, как и светодиод имеет полярность, значения рабочего напряжения и тока (диод). После установки диода и конденсатора надо замерить напряжение Uвых (оно не будет совпадать с Uвх) и после этого рассчитывать схему подключение светодиодов.

Если Вы не уверены в стабильности напряжения бортовой сети, можно использовать специальные интегральные стабилизаторы напряжения. Они обеспечивают постоянное напряжение на выходе при изменяющемся (в разумных пределах) или скачущем (как лошадка) входном напряжении.

Наиболее простые представители — К142ЕН8А или КРЕН8А (9 вольт) и К142ЕН8Б или КРЕН8Б (12 вольт). Приблизительная цена такой штуки составляет 10-20 руб (зависит от жадности продавца). Т.е. у продавца надо спросить с гордым видом ‘КРЕНКУ, например, на 9В’, он сразу все поймет и узрев в Вас крупного специалиста не посмеет обмануть (продаются также иностранные аналоги). Микросхемы имеют всего три ноги и если Вы ни разу в жизни не заблудились в трех соснах, то разобраться в них не составит ни какого труда. Берем левой рукой стабилизатор ногами вниз и надписью к себе, указательным пальцем правой руки слева направо тычем в выводы. Первая нога — вход (+), средняя — корпус (-), правая выход (+). (фото). Подключить ее надо как на рисунке. На выходе получим постоянное напряжение в 9 или 12 вольт. Исходя из этого, рассчитываем, как было в начале статьи, схему включения светодиодов. Почему 9В или 12 В? На 9В хорошо подсоединяются два синих, зеленых или белых светодиода либо три-четыре красных или желтых и резистор, на 12В — пять штук красных, желтых или три штуки синих, зеленых или белых, обязательно требуется дополнительное сопротивление. Микросхему (при большом количестве светодиодов) надо установить на радиатор. КРЕН8Б рассчитана на максимальную нагрузку в 1,5А (при таком токе очень сильно будет греться). На вход не следует подавать напряжение более 35 вольт. Входное напряжение должно быть не менее чем на 3В больше выходного, иначе стабилизатор не будет работать.

В заключении следует отметить такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.

Не рекомендуется паять светодиоды старым дедушкиным паяльником, который нагревали в печке и использовали для запайки дырок в кастрюлях. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Полезным будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.

Ноги светодиода следует изгибать с небольшим радиусом (чтобы они не ломались, нам калеки не нужны !). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).

Собирать светодиоды в одно большое светящееся чудо лучше всего на каком-нибудь плоском листовом материале (пластмасса, оргстекло и др.), предварительно просверлив в нем дырок нужного размера по диаметру корпуса (придется освоить еще измерительный инструмент и дрель).

Помните, что светодиод — нежный прибор и обращаться с ним надо соответственно (при пайке можно спеть песню, чтобы работал долго).

Чтобы Ваше устройство защитить от автомобиля и автомобиль от устройства (ведь теперь не известно, что надежнее) следует ставить предохранители.

Как правильно подключать светодиод — DiMoon Electronics

В этой статье мы разберемся с тем, что собой представляет светодиод, почему он не является просто «лампочкой» и научимся его правильно подключать к источнику питания.

Содержание

Лампа накаливания

Начнем с простого — кусок провода. Его вольт-амперная характеристика (ВАХ) описывается формулой I=U/R. Фактически, это закон Ома для участка цепи. Увеличили напряжение в 2 раза — сила тока увеличилась так же в 2 раза, и график функции будет выглядеть как прямая линия, наклоненная под некоторым углом к оси X. Рассеиваемая мощность на таком проводнике будет равна W=I*U=U^2/R. Увеличили напругу в 2 раза — рассеиваемая мощность увеличилась в 4-ре. Все предельно ясно.

Теперь посмотрим на ВАХ обычной ламы накаливания:

Рис. 1. ВАХ лампы накаливания.

Можно заметить, что прямую она напоминает только в самом-самом своем начале. Далее сила тока выходит на некоторое значение, которое слабо зависит от изменения силы тока. Почету так? Тут не работает закон Ома? Все просто. Как известно, сопротивление металла увеличивается при увеличении его температуры, а спираль лампы накаливания как-никак нагревательный прибор. И при увеличении напряжения, сила тока так же увеличивается, увеличивается рассеиваемая на спирали мощность и она сильнее разогревается, ее сопротивление начинает увеличиваться, ток начинает падать устаканивается на каком-то определенном значении. Можно сказать, что сопротивление лампы накаливания зависит от напряжения, приложенного к ней, поэтому ВАХ лампы накаливания будет иметь вид, не похожий на ВАХ простого проводника (при условии, что мы не будем пропускать через проводник такой ток, что он превратится в печку).

Из графика видно, что при увеличении напряжения в 2 раза, а именно с 2-х вольт до 4-х, ток возрастет с 0,2А до ~0,225А, а рассеиваемая мощность увеличится в W2/W1=(4*0.225)/(2*0.2)=2.25 раз, а не в 4, как с простым куском провода. Поэтому лампа накаливания может с легкостью пережить серьезные перегрузки без повреждений (по крайней мере качественные экземпляры, а не тот шлак, который сейчас продается повсеместно).

Но это справедливо только для плавного изменения напряжения на лампочке, то есть когда все переходные процессы, связанные с изменением температуры спирали намного быстрее скорости изменения напряжения на ней. Если же это условие не соблюдается, например, в момент включения, когда спираль еще холодная, сила тока через лампу накаливания при данном напряжении может превышать значение из графика в несколько раз. Поэтому лампы накаливания чаще дохнут в момент включения. Раз уже взялись за лампочки, то давайте разберемся, почему это так.

В идеальном случае нить накаливания однородна на всей своей длине. Но ни чего идеального в мире нет, в том числе и спиралей у лампочек. Всегда найдутся участки, которые чуть-чуть тоньше, чем средняя толщина спирали по всей длине. А если участок тоньше, то его сопротивление больше (следует из формулы сопротивления проводника, R=[ρ∗l]/S).

Разобьем спираль лампы накаливания на небольшие и равные участки, и обозначим их как резисторы. При этом, у нас есть участок, сопротивление которого в 10 раз больше остальных. Вычислим рассеиваемую мощность на каждом резисторе. При этом не забываем, что при последовательном соединении сила тока во всех резисторах одинакова.

Рис. 2. Эквивалентная схема участка нити накала лампочки

Получаем, что на участках с сопротивлением 1R, рассеивается мощность W=1RI², а для участка с сопротивлением 10R W=10RI². Вот и получаем, что мааааленький участок спирали будет иметь локальный перегрев. А если учесть то, что пусковой ток лампочки довольно большой, этот участок будет деградировать быстрее, рассеиваемая мощность будет расти еще больше, и в один прекрасный момент, спираль перегорит. Вот так.

Для того, чтобы продлить срок службы ламп накаливания одни советуют вообще их не выключать, другие снижать действующее напряжение питания лампы путем последовательного включения полупроводникового диода. Так же есть специальные схемы плавного пуска, которые ограничивают пусковой ток и плавно разогревают спираль.

Светодиоды

Так, с лампочками разобрались. Перейдем к светодиодам. ВАХ диода, в том числе который и свето, имеет следующий вид:

Рис. 3. ВАХ светодиода

Во-первых, характеристика имеет два ярко выраженных участка, прямого и обратного тока. В обратном направлении светодиод плохо пропускает ток, поэтому, если подключить светодиод «не той стороной», то он светиться не будет. Но нас интересует участок прямого тока, который является экспоненциально возрастающим. В этом и кроется причина того, почему светодиод нельзя напрямую подключать к батарейке. Например, при напряжении 2 вольта ток через диод составляет 20 мА, а при 2,1 вольт уже 40 мА!!! То есть, при небольшом увеличении напряжения, ток увеличивается в 2 раза. А если подключить такой диод к 3-х вольтной батарейке, то ток будет уже за 150 мА, и светодиод «спасибо» не скажет за такое обращение (про подключение светодиода к компьютерным «таблеткам» см. а конце статьи). Поэтому необходимо ограничивать ток через светодиод с помощью резистора.

Расчет резистора очень простой. Для начала обозначим Ucc — напряжение батарейки (или от чего вы там его питать будете), Ur — напряжение на резисторе, Ud — требуемое напряжение на светодиоде, I — требуемый ток через светодиод, R — искомое сопротивление.

Вывод формулы занимает всего 4 строчки:

И вот небольшая памятка:

Рис. 4. Включение  одного светодиода

А как подключить два светодиода? Многие начинающие радиолюбители соединяют два светодиода параллельно, и используют один токоограничительный резистор:

 

Рис. 5. Неправильное включение 2-х светодиодов

Но такое включение неверное. И вот почему. Рассмотрим, как течет ток в этой цепи. От источника питания, ток I протекает через резистор R1. Затем, в точке разветвления он распределяется на два разных тока I1 и I2. Пройдя через светодиоды D1, D2, ток снова попадает на точку разветвления и превращается в I. При параллельном соединении проводников для токов справедливо правило: I=I1+I2, при этом напряжения на светодиодах D1 и D2 будут одинаковыми: U1=U2=U. Чем это чревато? У светодиодов есть некий разброс параметров, поэтому, если взять два светодиода и измерить их вольт-амперные характеристики, то они будут отличаться, особенно, если светодиоды разного цвета свечения:

Рис. 6. ВАХ 2-х разных светодиодов в одних координатах

На рис. 6 представлены две ВАХ. Пусть напряжение U на светодиодах будет 1,5 вольта. При данном напряжении ток через один светодиод составляет 4,33 мА, а через другой 13,2!! То есть, один из светодиодов будет потреблять довольно большой ток, при этом другому будет доставаться очень мало. Эта ситуация приведет к тому, что светодиоды будут иметь разную яркость свечения. Такая ситуация особенно заметна при параллельном соединении двух светодиодов разных цветов.

А вот правильное подключение:

Рис. 7. Правильное включение 2-х светодиодов

В этом случае ток через оба светодиода будет одинаковым, и оба светодиода будут гореть одинаково. А как рассчитать значение сопротивления R1? Все почти так же, как и для одного светодиода, только напряжение Ud будет равно

и сопротивление  токоограничительного резистора будет равно

Значения U1 и U2 можно определить следующим способом. Выбираем значение силы тока I равное, например, 10 мА. По графику ВАХ смотрим, какому напряжению соответствует заданное значение силы тока для первого и второго светодиода. Это и будут напряжения U1 и U2.

Но это все для случая, когда характеристики диодов отличаются сильно (при заданном I напряжения U1 и U2 отличаются сильно). Если же светодиоды одинаковые, то можно работать с такой формулой:

Udср. — значение напряжения на одном любом светодиоде в цепи для данного значения силы тока. Если у нас последовательно соединено не 2 светодиода а больше, то цифру «2» в формуле заменяем на их количество.

Есть один немаловажный момент: во всех формулах Ucc должно быть больше напряжения на светодиоде, или их группе. В противном случае у нас получится отрицательное значение токоограничительного резистора. Пойдите на радиорынок и в ларьке с радиодеталями попросите вам продать резистор, с сопротивлением минус 100 Ом. Запомните выражение фейса у продавца))

Вот, хорошо я тут все расписал, с формулками и объяснениями, что откуда берется. А где брать эти вольт-амперные характеристики на конкретный светодиод и какой ток будет оптимальным? Вот, нате табличку:

Табл. 1. Оптимальные значения токов и напряжений для разных типов светодиодов

В первой колонке обозначен тип светодиода, во второй оптимальный ток свечения, в третьей — напряжение на светодиоде при данном токе через него (фактически, в таблице указана одна точка ВАХ для каждого типа светодиода, имеющая оптимальное значение яркости свечения). Надо только эти значения подставить в нужную формулу и все! Ладно-ладно, посчитаю это в экселе, чтоб потом не заморачиваться с формулами.

Табл. 2. Значения токоограничительных резисторов

Разберемся, что тут у нас. В первой колонке тип светодиода, во второй напряжение, от которого вы хотите питать конструкцию, привел значения от 3-х до 24-х вольт. В третьей колонке «R(1)» значение токоограничительного резистора для одного светодиода, как на рис. 4. Колонка «R(2)» — сопротивление токоограничительного резистора для 2-х последовательно соединенных диодов (рис. 7), ну а колонка «R(3)» — для 3-х последовательно включенных диодов. В некоторых ячейках таблицы вместо значения сопротивления стоит слово «[нет]». Это значит, что данного напряжения питания недостаточно, чтобы зажечь конструкцию из одного или n светодиодов на полную яркость. Например, сверхяркий 5 мм. светодиод требует ток 75 мА, при этом напряжения на нем будет 3,6 вольт. Если его напрямую подключить к 3-х вольтовой батарейке, то ни чего страшного не произойдет, просто на полную яркость он гореть не будет.

Как пользоваться таблицей? Есть у нас желтый светодиод 3 мм. Хотим питать его от кроны 9 вольт. Ищем в таблице кусок, относящийся к «3 и 5 мм желтый«, выбираем в колонке «Ucc» значение «9» и смотрим, что у нас написано в колонке «R(1)«. Там у нас 345 Ом. Из стандартных номиналов ближе всего 330 Ом, вот его и ищем у себя в ящике с хламом. А если хотим собрать гирлянду из 3-х таких светодиодов (по аналогии, как на рис. 7), и питать хотим от аккума 12 вольт, то сопротивление резюка следует взять близким к 285 Ом, из стандартных это 270 Ом. Стандартные значения резисторов можно посмотреть в этой таблице:

Табл. 3. Стандартные значения резисторов

Ну, вроде все. Теперь мы гуру в схемах со светодиодами))

«Питал я светодиод от 3-х вольтовой таблетки без всяких резисторов, и ни чего не сгорело». На это отвечу так: есть такое понятие, как внутреннее сопротивления источника питания. Для разных источников оно разное. Для автомобильного аккумулятора 12 В оно должно составлять миллиОмы, или даже микроОмы, а вот у компьютерной «таблетки» внутреннее сопротивление может быть как раз несколько десятков Ом. То есть эквивалентная схема любого источника питания следующая:

Рис.8. Эквивалентная схема батарейки

EMF — электро-движущая сила, ее как раз и указывают на корпусе, как напряжение батарейки, R_INT — то самое внутреннее сопротивление. Вот и получается, что подключая светодиод к компьютерной «таблетке» мы сами того не подозревая, последовательно включаем и токоограничительный резистор, который и спасает диод от перегорания.

Вот теперь точно все! Не забывайте про резистор и внутреннее сопротивление источника питания;)

 

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

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

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

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

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

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

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

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

R = (U_вх - U_LED) / I

А мощность рассеивания резистора рассчитывается так:

P = (U_вх - U_LED)² / R

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

Пример расчета балластного резистора

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

R = 220В/0.020А = 11000 Ом (берем два резистора: 10 + 1 кОм)

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

Необходимое сопротивление резистора можно взять из таблицы ниже.

Таблица 1. Зависимость тока светодиода от сопротивления балластного резистора.

Сопротивление резистора, кОм	Амплитудное значение тока через светодиод, мА	Средний ток светодиода, мА	Средний ток резистора, мА	Мощность резистора, Вт
43	7.2	2.5	5	1.1
24	13	4.5	9	2
22	14	5	10	2.2
12	26	9	18	4
10	31	11	22	4.8
7.5	41	15	29	6.5
4.3	72	25	51	11.3
2.2	141	50	100	22

Другие варианты подключения

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

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

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

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

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

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

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

Как быть с пульсациями?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Какие пульсации считаются допустимыми?

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

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

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

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

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

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

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

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

Мы будем использовать эту формулу для расчета емкости сглаживающего конденсатора.

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

Как уменьшить пульсации?

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

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

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

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

Давайте попробуем приблизительно рассчитать емкость конденсатора на конкретном примере.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

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

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

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

Подставляем исходные данные и вычисляем U_min:

2.5% = (2В - U_min) / (2В + U_min) ⋅ 100% => U_min = 1.9В

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

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

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

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

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

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

Осталось вычислить емкость:

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

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

Повышаем КПД

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

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

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

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

R_c = 1 / 2πfC

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

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

C = I / (2πf√(U²_вх - U²_LED)) [Ф],

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

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

C ≈ 3183 ⋅ I_LED / U_вх [мкФ]

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

C ≈ 15 ⋅ I_LED [мкФ]

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

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

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

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

Немного о самих конденсаторах

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

Если вкратце, то:

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

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

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

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

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

Низковольтное питание светодиодов - RadioRadar

    Светодиодные источники оптического излучения видимого диапазона, в силу конструктивных особенностей не могут светиться при напряжении ниже 1,6... 1,8 В. Это обстоятельство резко ограничивает возможность применения светодиодов в устройствах, с низковольтным (от одного гальванического элемента) питанием.

    Предлагаемые светодиодные излучатели с низковольтным (0,1... 1,6 В) питанием можно использовать для индикации напряжений, передачи данных по оптическим каналам связи и т.д. Для их питания можно использовать и электрохимические элементы сверхмалого напряжения, в которых электролитом служат увлажненная почва или биологически активные среды.

    Многообразие схем низковольтного питания светодиодов можно свести к двум основным разновидностям преобразования напряжения низкого уровня в напряжение высокого. Это схемы с емкостными и индуктивными накопителями энергии.

    На рис.1 показана схема питания светодиода с использованием принципа удвоения напряжения питания. Генератор низкочастотных импульсов, частота следования которых определяется цепочкой R1-C1, а продолжительность - R2-C1, выполнен на транзисторах p-n-р и n-p-n структуры. С выхода генератора короткие импульсы через резистор R4 подаются на базу транзистора VT3, в коллекторную цепь которого включен красный светодиод HL1 и германиевый диод VD1. Между выходом генератора импульсов и точкой соединения светодиода и германиевого диода подключен электролитический конденсатор С2 большой емкости.

Рис.1. Cхема питания светодиода по принципу удвоения напряжения

    В период продолжительной паузы между импульсами (транзистор VT2 закрыт и не проводит ток) этот конденсатор заряжается через VD1 и R3 до напряжения источника питания. При генерации короткого импульса транзистор VT2 открывается. Отрицательно заряженная обкладка конденсатора С2 оказывается соединенной с положительной шиной питания. Диод VD1 запирается. Заряженный конденсатор С2 оказывается подключен последовательно с источником питания и нагружен на цепочку: светодиод - переход эмиттер-коллектор транзистора VT3. Поскольку тем же импульсом транзистор VT3 отпирается, его сопротивление эмиттер-коллектор уменьшается. Таким образом, практически удвоенное напряжение питания (исключая незначительные потери) оказывается кратковременно приложенным к светодиоду - следует его яркая вспышка. После этого процесс заряда-разряда конденсатора С2 периодически повторяется.

    При использовании светодиодов типа АЛ307КМ с напряжением свечения 1,35... 1,4 В, рабочее напряжение генератора составляет 0,8...1,6 В. Границы диапазона определены так: нижняя указывает напряжение начала свечения светодиода, верхняя - напряжение, при котором потребляемый устройством ток равен 20 мА.

    Поскольку генератор работает в импульсном режиме, генерируются яркие вспышки света, привлекающие внимание. В схеме необходимо использовать хотя и низковольтный, но довольно громоздкий электролитический конденсатор С2 большой емкости.

    Источники низковольтного питания светодиодов на основе мультивибраторов изображены на рис.2, 3. Первый из них выполнен на основе асимметричного мультивибратора, вырабатывающего короткие импульсы с большой междуимпульсной паузой. Накопитель энергии - конденсатор СЗ - периодически заряжается от источника питания и разряжается на светодиод, суммируя свое напряжение с напряжением питания.

Рис.2. Источник низковольтного питания светодиода на основе асимметричного мультивибратора (импульсный характер свечения)

    Генератор (рис.3) обеспечивает, в отличие от предыдущей схемы, непрерывный характер свечения светодиода. Устройство выполнено на основе симметричного мультивибратора и работает на повышенных частотах. В связи с этим емкости конденсаторов в этой схеме достаточно малы. Конечно, яркость свечения заметно понижена, но средний ток, потребляемый генератором при напряжении питания 1,5 В, не превышает 3 мА.

Рис.3. Источник низковольтного питания светодиода на основе симметричного мультивибратора (непрерывный характер свечения)

    Преобразователи напряжения конденсаторного типа (с удвоением напряжения) для питания светодиодных излучателей теоретически могут обеспечить снижение рабочего напряжения питания только до 60%. Использование в этих целях многокаскадных умножителей напряжения малоперспективно в связи с прогрессивно возрастающими потерями и падением КПД преобразователя.

    Более перспективны в плане дальнейшего снижения напряжения питания преобразователи с индуктивными накопителями энергии. Заметно понизить нижнюю границу напряжения питания стало возможным за счет перехода на LC-варианты схем генераторов, использующих индуктивные накопители энергии.

    В качестве индуктивного накопителя энергии в первой из схем (рис.4) использован телефонный капсюль. Одновременно со световым излучением генератор вырабатывает акустические сигналы. При увеличении емкости конденсатора до 200 мкФ генератор переходит в импульсный режим работы, вырабатывая прерывистые световые и звуковые сигналы. В качестве активного элемента используется несколько необычная структура - последовательное соединение транзисторов разного типа проводимости, охваченных положительной обратной связью.

Рис.4. Источник с индуктивным (телефонный капсюль) накопителем энергии

    Преобразователи напряжения для питания светодиода на рис.5 и 6 выполнены на аналогах инжекционно-полевых транзисторов. Первый из преобразователей (рис.5) использует комбинированную индуктивно-емкостную схему повышения выходного напряжения, сочетая принцип емкостного удвоения напряжения с получением повышенного напряжения на коммутируемой индуктивности.

Рис.5. Преобразователь напряжения для питания светодиода на аналоге инжекционно-полевого транзистора №1

    Наиболее прост генератор на аналоге инжекционно-полевого транзистора (рис.6), где светодиод одновременно исполняет роль конденсатора и является нагрузкой генератора. Устройство работает в узком диапазоне питающих напряжений, однако яркость свечения светодиода довольно высока, поскольку преобразователь является чисто индуктивным и имеет высокий КПД.

Рис.6. Преобразователь напряжения для питания светодиода на аналоге инжекционно-полевого транзистора №2

    На рис.7 показан генератор трансформаторного типа для питания светодиодов низковольтным напряжением. Генератор содержит три элемента, одним из которых является светоизлучающий диод. Без светодиода устройство является простейшим блокинг-генератором, причем на выходе трансформатора может формироваться довольно высокое напряжение. Если в качестве нагрузки генератора использовать светодиод, он начинает ярко светиться. В схеме в качестве трансформатора использовано ферритовое кольцо Ф1000 К10x6x2,5. Обмотки трансформатора имеют по 15.. .20 витков провода ПЭВ диаметр 0,23 мм. В случае отсутствия генерации концы одной из обмоток трансформатора меняют местами.

Рис.7. Генератор трансформаторного типа для питания светодиодов низковольтным напряжением

    При переходе на высокочастотные германиевые транзисторы типа 1Т311, 1Т313 и использовании унифицированных импульсных трансформаторов типа МИТ-9, ТОТ-45 и др., нижнюю границу рабочих напряжений можно опустить до 0,125 В.

    Напряжение питания всех рассмотренных схем, во избежание повреждения светодиодов, не должно превышать 1,6... 1,7 В.

Автор: М.ШУСТОВ, г.Томск

светодиодов - напряжение диодов разных цветов

Доступны светодиоды различных цветов свечения . Однако с этим связано и другое прямое напряжение. От чего это зависит?

Почему горят светодиоды?

Ответ: потому что они имеют специально построенную полупроводниковую структуру . Мало того, что он должен был быть экспонированным для того, чтобы свет выходил наружу, но также должен был быть сделан из соответствующего материала.

Обычные выпрямительные диоды не излучают свет , потому что они должны иметь совершенно другой полупроводниковый переход. Кроме того, длина волны этого света будет лежать в дальнем инфракрасном диапазоне, что составляет за пределами восприятия нашим зрением .

Прямое напряжение в зависимости от цвета

Именно этот материал различает цвет свечения диода и определяет падение напряжения в прямом направлении. Проще говоря, чем выше энергия испущенных фотонов, тем более высокое напряжение должно быть приложено.Энергия фотонов, в свою очередь, влияет на цвет света .

Это хорошо видно на обычной радуге : красные лучи следуют внешней траектории, потому что их энергия мала . Дальше идут оранжевые, желтые, зеленые, синие и фиолетовые - внутри арки. Фотоны фиолетового света имеют наивысшую энергию .

Не путайте энергию с интенсивностью излучения - у вас может быть ярко-красный светодиод и еле светящийся фиолетовый светодиод, не имеет отношения к .

Чтобы генерировать кванты света высокой энергии, материал перехода должен иметь один, поэтому потребуется источник с относительно высоким напряжением . В свою очередь низкоэнергетическое световое излучение требует применения низкого напряжения .

Различные материалы

Здесь чаще всего упоминаются три химических вещества:

• арсенид галлия - GaAs - красное свечение,
• фосфид галлия - GaP - может светиться красным, зеленым или желтым цветом,
• Нитрид галлия - GaN - Синее свечение.

Ученые также разрабатывают светодиоды из других материалов. Детали каждого из тщательно охраняемых секретов компании.

Как насчет белых светодиодов?

Головоломка представляет собой светодиод , светящийся белым цветом . Этот цвет представляет собой смесь отдельных составляющих цветов в соответствующих пропорциях, поэтому он не может быть результатом сияния только одного кристалла .

Они чаще всего изготавливаются в виде синей или пурпурной светящейся структуры, покрытой слоем люминофора .Свет структуры стимулирует свечение люминофора, который испускает излучение с целевым цветом .

Другой способ - использовать диод RGB, т.е. содержащий три разных структуры в корпусе . Каждый из них светится своим цветом:

• Р - красный - красный,
• Г - зеленый - зеленый,
• Б - синий - синий.

Их правильное смешивание (то есть включение каждой из составляющих структур) может дать свет любого цвета, включая белый .

Прямые напряжения для диодов

Самое низкое напряжение будет у инфракрасного (ИК) и красного , а самое высокое - синего и белого .

Однако в таблице показаны диапазоны напряжения , а не конкретные значения.

В чем отличия?

Разброс отдельных напряжений обусловлен различными материалами, используемыми производителями, поэтому указанные диапазоны следует считать ориентировочными .Кроме того, мощные светодиоды будут иметь в раза более высокое прямое напряжение при полной нагрузке, чем маленькие сигнальные светодиоды. Первые проводят ток порядка ампер, а вторые - всего несколько миллиампер .

Более того, прямое напряжение изменяется с температурой : когда теплее, прямое напряжение уменьшается.

Резюме

Светодиоды

изготавливаются разного цвета свечения. Для достижения такой широкой цветовой палитры производители этих полупроводниковых компонентов используют различных материалов.Это, в свою очередь, определяет различия их в прямом напряжении — чтобы излучать свет, состоящий из квантов более высокой энергии, нужно более высокое напряжение.

.

светодиодов - мощность

Наиболее важным преимуществом использования светодиодов в освещении является их высокая энергоэффективность. В некоторых приложениях миниатюрные размеры также будут важны. Прочность не лишена значения. С другой стороны, есть и недостатки, к которым относятся, в первую очередь, возможность выхода из строя при обратном напряжении и резкое снижение долговечности при неблагоприятных тепловых условиях.

Обычно источники света работают при различных температурах окружающей среды. Полупроводниковый переход PN имеет отрицательный температурный коэффициент. Это означает, что падение напряжения на переходе уменьшается с повышением температуры ( рис. 1 ). В связи с тем, что вольт-амперная характеристика диода очень крутая, даже незначительное изменение порогового напряжения вызывает значительное увеличение тока, протекающего через диод. Такая ситуация может привести к резкому сокращению срока службы диода. С другой стороны, чтобы получить максимально возможную интенсивность света за счет увеличения тока, протекающего через светодиод, можно привести к ситуации, когда даже кратковременное повышение температуры окружающей среды вызывает увеличение тока, протекающего через диод. и, следовательно, температура перехода.При более высокой температуре PN-переход начнет проводить больший ток, что еще сильнее его нагреет и таким образом, даже несмотря на прекращение действия вредного внешнего фактора, диод попадает в состояние повышения температуры, приводящее к его повреждению ( тепловой разгон).

Однако, даже если мы обеспечим идеальные условия работы диода, постоянный ток, хорошее охлаждение и тому подобное, следующей проблемой, с которой столкнется разработчик, станет разброс параметров диода, в том числе и прямого напряжения.Это особенно важно при соединении диодов в наборы. В некоторых профессиональных приложениях может потребоваться согласование диодов, а также транзисторов на выходе усилителя мощности. Основным критерием здесь будет прямое напряжение Vf. Различия в пороговом напряжении (освещении) могут привести к ситуации, при которой некоторые светодиоды, например, в осветительном щитке, будут перегреваться и выходить из строя быстрее, чем «соседи», что приведет к видимой разнице в освещении или отключению (из-за на излом - повреждение разъема ПН) некоторых частей панели.

Как уже говорилось, срок службы PN-перехода сильно зависит от его температуры и силы протекающего тока ( рис. 2 ). Температура окружающей среды также важна, влияние которой показано в на рисунке 3 . Производители светодиодов гарантируют 50 000 и более часов работы, но только при строго определенных условиях эксплуатации.

Часто конечный потребитель, для которого предназначено освещение, ставит минимальное время безотказной работы в качестве основного требования.Однако, не имея контроля над рабочими параметрами диода, никто не может сказать, как долго будет работать данное приложение. Поскольку на практике мы не можем избежать влияния разброса параметров диода или изменения температуры окружающей среды, влияющих на температуру перехода, то наилучшей гарантией сохранения контроля над светодиодом является питание его постоянным током с температурным коэффициентом, компенсирующим влияние температуры окружающей среды на температуру перехода светодиодов и тем самым защищает их от теплового повреждения.К сожалению, это требование тем труднее выполнить, чем выше мощность питаемого светодиода [1].

Для питания мощного светодиода необходим источник тока, который также должен обеспечивать дополнительные функции - возможность регулировки интенсивности света, защиту диода от повреждений, защиту от поражения электрическим током и другие. При построении мощных диодных блоков питания по разным причинам следует скорее забыть о токоограничивающем резисторе. Во-первых, энергоэффективность такого решения весьма спорна.Во-вторых, резистор является довольно плохим стабилизатором, хотя такое решение имеет свойство саморегулировать ток. В-третьих, при токе питания диода, превышающем значение, скажем - 1 А, такой резистор будет иметь большие габариты, и в то же время - в зависимости от условий эксплуатации - будет терять много мощности, что вызовет проблемы с его рассеивание в приложении. Обычно в таком приложении также следует забыть о линейном блоке питания, поскольку, несмотря на гораздо лучшие параметры, его использование вызовет те же проблемы, что и использование резистора.Это приводит к выводу, что импульсные источники питания являются лучшими и что такие решения следует использовать.

Светодиоды питания

Мощность — важный параметр светодиодов для освещения. Мы часто слышим о 1-ваттных, 3-ваттных и 5-ваттных светодиодах. Говоря о мощности, мы всегда имеем в виду мощность, потребляемую от источника питания, понимаемую как произведение тока и напряжения при номинальных условиях освещения диода. Сообщаемое значение мощности, как правило, не является точным значением мощности, потребляемой во время работы или в условиях испытаний — это лишь приблизительное значение, поскольку прямое напряжение зависит от полупроводникового материала, из которого изготовлена ​​структура, рабочего тока, а также температура.Поэтому на практике гораздо более важным параметром является максимальный ток, часто равный номинальному току, рекомендованному производителем. Что касается мощных светодиодов, то популярностью пользуются диоды с номинальным током 350 мА и 700 мА. Эти диоды часто называют 1- и 2-ваттными (напряжение на диоде составляет примерно 3 В, поэтому мощность, потребляемая от источника, составляет примерно 1 Вт или 2 Вт соответственно). Также достаточно популярны диоды с номинальным током 1 А (3-ваттные). Аналогично диоды с током 1,5 А называют 5-ваттными.Но уже есть несколько и даже несколько десятков ваттных диодов, таких как ССМ-90, которые могут работать при токе 9 А. Для нее типичное значение прямого напряжения составляет около 3,7 В, что дает потребляемую мощность свыше 33 Вт или, например, диод на 200 Вт типа TY-200W ( фото 4 ).

Часто светодиод высокой мощности имеет более одной структуры. Затем каталог предоставляет данные для каждой отдельной структуры. фотографий 5, показывают 8-ваттный диод Cree MC-E, содержащий 4 идентичные структуры по 2 ватта (700 мА).

Более точные данные всегда включаются в техпаспорт конкретного диода. Там указано значение рекомендуемого номинального рабочего тока. Также указано приблизительное напряжение на диоде при этом токе. В процессе работы диод черпает энергию от источника электричества, и потребляемая мощность равна P = Uf × If. Часть этой энергии преобразуется в полезный свет, а часть теряется в виде тепла. Это тепло потерь должно отводиться в окружающую среду [3]. Мы много раз писали в ЕР об охлаждении электронных компонентов, в том числе и светодиодов.

Импульсные источники питания для светодиодов

Импульсные блоки питания

могут работать в различных топологиях. Они могут быть построены в конфигурации с изоляцией входа от выхода или без нее, с повышением или понижением напряжения или универсальными - выполняющими обе функции в зависимости от входного напряжения и питаемого светодиодного блока. Обычно в типовых приложениях используются стабилизаторы, понижающие входное напряжение до требуемого светодиодом. Однако при использовании большего количества диодов, особенно при работе от аккумуляторов, это напряжение часто придется увеличивать.

Повышающие источники питания используются для легко объяснимой потребности. Основная задача блока питания светодиодов - подать стабилизированный ток на каждую ветвь, а еще лучше - индивидуально, на каждый светодиод. Для выполнения этого условия, вне зависимости от разброса параметров, проще всего соединить светодиоды последовательно. Часто, как в диоде Кри, представленном на рис. 5, внутри корпуса диода подключаются полупроводниковые структуры. Если мы запитаем, скажем, 12 последовательно соединенных светодиодов с пороговым напряжением 1,5 В от автомобильного аккумулятора, то несложно посчитать, что для протекания тока в этой системе его клеммы должны быть 18 В и более.Здесь 12 В, выдаваемых аккумулятором, недостаточно и приходится либо менять топологию соединений, соглашаясь на некоторые компромиссы, либо увеличивать входное напряжение.

В настоящее время в энергосистемах часто используется промежуточная шина. Это позволяет использовать один блок питания с хорошими параметрами, с коррекцией коэффициента мощности, гальванической развязкой и многочисленными защитами для питания нескольких менее сложных, напрямую питающих светодиоды. Шина промежуточного напряжения не только отвечает требованиям законодательства, но и повышает безопасность людей, работающих с освещением.В Европейском Союзе для каждой лампы мощностью более 25 Вт требуется коррекция коэффициента мощности (PFC). Такие стандарты безопасности, как UL и CE, ограничивают выходное напряжение блоков питания переменного тока постоянного тока при использовании в качестве входного сигнала для повышающих источников питания светодиодов. Стандартные напряжения 12 В и 24 В, а иногда и 48 В. В редких случаях напряжение промежуточной шины превышает 60 В, предел постоянного тока для класса 2 UL

.

Повышающие источники питания сложнее спроектировать, чем понижающие источники питания, будь то стабилизация выходного напряжения или выходного тока.Средний ток индуктивности повышающего преобразователя с непрерывной проводимостью равен току нагрузки, деленному на 1-D, где D — рабочий цикл. При проектировании повышающих стабилизаторов напряжения необходимо тщательно учитывать пределы входного напряжения, чтобы обеспечить надлежащую индуктивность и приемлемый пиковый ток.

Усиленный источник питания для светодиодов увеличивает выходное напряжение, которое влияет на рабочий цикл и, следовательно, на индуктивность и допустимый ток основной катушки.Чтобы предотвратить насыщение катушки, необходимо рассчитать максимальный средний и пиковый ток как для U _WEJ-MIN , так и для U _WYJ-MAX . Например, во всем рабочем диапазоне системы, токе питания и температуре конструкции U _WIRING типичного InGaN-светодиода может варьироваться от 3 В до 4 В. Разница между U _OUT-MAX и U _{OUT- MIN} тем больше, чем больше светодиодов соединено последовательно.

В отличие от понижающего стабилизатора с выходной индуктивностью выходной ток повышающего стабилизатора прерывается.По этой причине на выходе нужен конденсатор для поддержки выходного напряжения/тока. В то время как целью этого конденсатора в стабилизаторе напряжения является фильтрация и поддержание выходного напряжения при изменении нагрузки, в стабилизаторе тока он используется только для фильтрации переменной составляющей тока. Емкость его выбирают как можно меньшей для поддержания требуемых пульсаций тока в светодиоде. Чем меньше емкость, тем быстрее преобразователь реагирует на изменение выходного тока и тем быстрее работает регулировка яркости светодиода.

Повышающие стабилизаторы - за исключением маломощных и портативных устройств - работающие в режиме непрерывной проводимости почти исключительно ограничены ШИМ-управлением пиковым током в том смысле, что они подают питание на выход при открытом управляющем транзисторе. При проектировании источника питания светодиодов для управления выходным током контур управления должен учитывать нагрузку светодиода на источник питания, которая сильно отличается от типовой нагрузки в повышающем стабилизаторе напряжения.Это создает некоторые трудности при его оформлении.

В режиме управления пиковым током полное сопротивление нагрузки сильно влияет на коэффициент усиления по постоянному току и полярность пропускания цепи управления. Полное сопротивление нагрузки стабилизатора напряжения определяется делением выходного напряжения на выходной ток. Светодиоды — это диоды с динамическим характером сопротивления. Его можно определить из диаграммы зависимости прямого напряжения от тока, взяв наклон касательной в точке, определяемой прямым током.

Делитель обратной связи в стабилизаторе тока состоит из нагрузочного сопротивления, замыкающего контур управления. Коэффициент обратной связи ROD / (ROD + rD) (где ROD — считывающий резистор, т. е. датчик тока, а rD — динамическое сопротивление проводимости диода) снижает коэффициент усиления системы по постоянному току. Независимо от метода диммирования, путем линейного управления прямым током (аналоговое диммирование) или путем включения и выключения тока на высокой частоте (цифровое диммирование — ШИМ), система требует широкой полосы частот и быстрого отклика, как регуляторы напряжения.

В понижающем источнике питания для светодиодов с одной катушкой выход никогда не подключается напрямую к входу — вся энергия для нагрузки сохраняется в магнитном (катушка или трансформатор) или электрическом (конденсатор) поле, что приводит к более высокому пиковому току или напряжение на переключателях. Из-за сложной конструкции повышающий и повышающий источник питания больше и имеет меньшую эффективность, чем повышающие или повышающие решения с той же выходной мощностью.

В повышающем блоке питания с одним дросселем выходное напряжение реверсировано по отношению к входному напряжению или стабилизировано по отношению к входному напряжению. Это приводит к необходимости изменить полярность выходного напряжения или изменить уровень ( рис. 6 ). Выходной ток не является непрерывным, поэтому для преобразователя в этой топологии требуется выходной конденсатор.

Также для питания светодиодов используются преобразователи SEPIC. В них, благодаря индуктивности на входе и выходному напряжению «подходящей» поляризации, нет необходимости сдвигать уровень и прерывать протекание входного тока, но требуется выходной конденсатор для «сглаживания» протекающего тока через диод.Преобразователи Cuka, в которых не прерывается ни входной, ни выходной ток, также могут использоваться для питания светодиодов. Полярность выходного напряжения обратная, но выходной конденсатор не требуется - здесь этим преимуществом отличается топология Чука как единственная среди неизолированных стабилизаторов.

Диммирование [2]

Вне зависимости от того, питается ли светодиод от стабилизатора, уменьшающего, увеличивающего или уменьшающего-увеличивающего, основной целью является максимальное увеличение интенсивности света.У конструктора есть два варианта - линейное регулирование тока (аналоговое диммирование) или использование коммутационных схем (цифровое диммирование) с достаточно высокой частотой, чтобы глаза могли усреднить интенсивность без утомления. Использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для определения периода и коэффициента заполнения — самый простой способ цифрового диммирования, и в этой топологии наилучшую производительность обеспечивает понижающий стабилизатор.

Самым простым способом обычно является аналоговое диммирование, но на практике обычно используется ШИМ-диммирование, так как в зависимости от среднего тока питания меняется доминирующая длина волны света.Коррелированные изменения цветовой температуры (CCT) белых светодиодов. Человеческий глаз с трудом замечает изменение длины волны красных, зеленых или синих светодиодов на несколько метров, особенно при одновременном изменении интенсивности света. Но изменение температуры белого света легко заметно. В устройствах с более чем одним светодиодом разница в CCT между соседними светодиодами заметна и неприятна. Это также проявляется в источниках света с несколькими монохромными светодиодами. Любые различия между ними раздражают.В составе технических данных производители светодиодов указывают силу тока, при которой гарантируется длина доминирующей световой волны или CCT. Диммирование с ШИМ позволяет сохранить неизменный цвет вне зависимости от интенсивности света. Это особенно необходимо в случае RGB-светодиодов, где белый цвет получается путем точного смешивания составляющих цветов.

С точки зрения встроенных источников питания, аналоговое диммирование создает значительные трудности для достижения точной регулировки тока.Практически каждый блок питания светодиодов включает датчик тока резистора. Результирующее падение напряжения U _OD является компромиссом между низкими потерями мощности и высоким отношением сигнал/шум. Допуски компонентов, смещения и задержки в блоке питания вносят довольно постоянные ошибки. Для уменьшения выходного тока в замкнутой системе необходимо уменьшить U _OD . Это, в свою очередь, снижает точность выходного тока, поэтому этот ток трудно задавать, контролировать и гарантировать.С другой стороны, ШИМ-диммирование обеспечивает точную линейную регулировку интенсивности света на гораздо более низком уровне, чем аналоговое диммирование.

Ограниченное время отклика источника питания ШИМ для светодиодов представляет определенные трудности для проектировщика. Существует три типа задержки ( цифра 7 ). Чем они длиннее, тем ниже может быть получен коэффициент контрастности (который является мерой управления интенсивностью света). Как показано на рис. 7, t _P – задержка распространения от момента нарастания сигнала U _SCIEM до момента нарастания выходного тока источника питания.С другой стороны, t _NAR — это время, когда этот ток достигает своего полного значения, а t _OP — это время, когда он снова падает до нуля. Чем ниже частота диммирования f _SCIEM , тем выше коэффициент контрастности, поскольку меньшую часть периода диммирования T _SCIEM занимают неизменяемые задержки.

Нижний предел f _SCIEM составляет примерно 120 Гц, поскольку ниже этой частоты человеческий глаз перестает воспринимать импульсы как непрерывный свет.Верхний предел определяется минимальным требуемым коэффициентом контрастности. Эта величина может быть выражена как величина, обратная минимальному времени проводимости
WK = 1 / t _P-MIN , где t _P-MIN = t _P + t _NAR . Для видеонаблюдения часто требуется гораздо более высокая частота затемнения, потому что время отклика высокоскоростной камеры или датчика намного короче, чем у человеческого глаза. Целью быстрого включения и выключения источника света в этих приложениях является не уменьшение интенсивности света, а синхронизация его со временем экспозиции камеры или датчика.

Блоки питания

Pulse LED требуют особого подхода, так как включаются и выключаются с высокой частотой. Стабилизаторы в стандартных блоках питания обычно снабжены выводом включения или удержания, на который может подаваться ШИМ-сигнал, но связанное с этим время задержки t _P обычно велико, поскольку в выключенном состоянии ИС обеспечивается низкое энергопотребление. предпочтительнее, а не скорость отклика. В импульсных стабилизаторах для светодиодов эти предпочтения обратные и внутренние схемы управления остаются активными во время отключения, чтобы не снижать t _P .

Оптимизация управления интенсивностью света требует минимизации задержек нарастания и спада не только для получения наивысшего коэффициента контрастности, но и для минимизации времени, в течение которого ток светодиода ниже максимального, для которого не гарантируется доминирующая длина волны и воспроизведение цвета. Стандартный импульсный стабилизатор обычно имеет плавный пуск и плавное выключение, но в специализированных источниках питания для светодиодов время нарастания и спада сведено к минимуму.Редукторы т _НАР и т _ОП подчинены решениям импульсного стабилизатора.

Датчики

Pull-down превосходят другие типы стабилизаторов импульсов по скорости измерения по двум разным причинам. Во-первых, понижающий стабилизатор единственный, который подает ток на выход при включенном управляющем ключе. Благодаря этому контур управления в понижающем стабилизаторе, как по напряжению, так и по току, ШИМ (не путать с ШИМ для диммирования) работает быстрее, чем во всяких повышающих и повышающих преобразователях.Ток, протекающий при включении переключателя, также легче адаптировать для управления с помощью гистерезиса, что даже быстрее, чем лучшие контуры управления напряжением или током. Во-вторых, дроссель понижающего стабилизатора подключен к выходу в течение всего цикла коммутации. В результате выходной ток является непрерывным, и выходной конденсатор не требуется. Без этого конденсатора понижающий стабилизатор представляет собой настоящий источник тока с высоким импедансом, способный очень быстро изменять выходное напряжение.Преобразователи Cuka также имеют бесперебойное подключение индуктивности к выходу, но имеют более медленный контур управления и меньший КПД.

Даже полностью гистерезисный понижающий стабилизатор без выходного конденсатора не удовлетворяет требованиям некоторых систем ШИМ-диммирования. Для них требуется высокая частота ШИМ и высокий коэффициент контрастности, а, следовательно, короткое время нарастания и низкие задержки. Это относится к системам технического зрения, кабельному телевидению, подсветке ЖК-дисплеев и видеопроекции.В некоторых случаях частоту ШИМ-диммирования необходимо вывести за пределы звукового диапазона, до значения мин. 25 кГц и выше. Путем уменьшения периода диммирования до микросекунд общее время нарастания и спада тока светодиода с задержкой распространения должно быть уменьшено до наносекунд. В быстродействующем интегральном понижающем стабилизаторе без выходного конденсатора задержки включения и выключения выходного тока зависят от задержек распространения в цепи и от физических свойств выходного дросселя.

Для достижения действительно быстрого затемнения PWM необходимо обойти оба. Это лучше всего сделать, замкнув цепочку светодиодов с помощью параллельного переключателя, который обычно представляет собой полевой МОП-транзистор ( рис. 8 ). Несмотря на его активацию, стабилизатор не перестает работать, и через индуктивность протекает ток. Основным недостатком этого метода является то, что он тратит энергию, когда светодиоды выключены, хотя выходное напряжение ограничено только падением напряжения на датчике тока.Диммирование с помощью параллельного транзистора вызывает немедленные изменения выходного напряжения, на которые контур управления интегральной схемы, стремясь поддерживать постоянный выходной ток, должен быстро реагировать. Как и в случае диммирования с помощью логики, скорость отклика преобразователя зависит от скорости контура управления. Для достижения наилучших результатов используйте понижающий стабилизатор с гистерезисным управлением.

Ни повышающие, ни понижающе-увеличивающие стабилизаторы плохо подходят для ШИМ диммирования.Это связано с тем, что в режиме непрерывной проводимости они не имеют широкой полосы пропускания контура управления, необходимой в стабилизаторах с тактовой частотой. Также следует помнить, что в повышающем стабилизаторе выходное напряжение не может быть ниже входного. Это вызывает эффект короткого замыкания на входе и предотвращает диммирование параллельного транзистора. В повышающе-понижающих системах параллельное диммирование MOSFET невозможно или, по крайней мере, нецелесообразно из-за необходимости использования выходного конденсатора (преобразователи SEPIC, повышающие и понижающие преобразователи и отдельные запорные преобразователи) или из-за неуправляемый ток входной индуктивности при КЗ на выходе (преобразователи Cuka).

Для действительно быстрого диммирования ШИМ лучшим решением является двухступенчатая система с понижающим стабилизатором на выходе светодиода. Если это невозможно из-за размера и стоимости, можно использовать преобразователь с последовательным прерыванием. Затем ток светодиода быстро прерывается. Однако особое внимание следует уделить реакции системы.

Такое быстрое размыкание цепи вызывает чрезвычайно быстрый переход с одновременным разрывом петли обратной связи и неограниченным увеличением выходного напряжения стабилизатора.Поэтому для защиты схемы от перенапряжения необходимо использовать схемы ограничения выхода и усилитель ошибки. Такие схемы ограничения трудно внедрить за пределами встроенных источников питания для светодиодов для повышения и повышения мощности, на практике это единственные, которые реализуют ШИМ-диммирование с помощью транзистора.

Яцек Богуш, EP

Библиография:

[1] Рышард Шокларовски «Питание светодиодов», Elektronika Praktyczna 9/2010
[2] KKP, http: // elektronikab2b.ru / техника / 9988-led-duzej-power-how-to-realize-power---- руководство-дизайнера # .WDwVDubhCHs
[3] http://www.tromil.pl/rozmaitosci/parametry-diod-led

.

SKOFF Драйвер светодиодов ZOL 7 Выходное напряжение: 12 В постоянного тока; Мощность: 7 Вт; круглый для банки

Легкий возврат

Купить и проверить это легко дома. В пределах 14 дней, вы можете отказаться от договора без объяснения причин.

покажи мне подробности 14 дней для отказа от договора

Ваша удовлетворенность покупками является наиболее важным.Товары, заказанные у нас, могут быть возвращены в течение 14 9006 дней без причины .

Без стресса и без забот

Мы заботимся о вашем комфорте, поэтому в нашем магазине вы сделаете возврат на выгодных условиях.

Мастер простого возврата

Все возвраты в нашем магазине обрабатываются мастером простого возврата , который дает вам возможность отправить нам возвратный пакет.

КУПИТЬ ИЛИ ЗАБИРАТЬ В НАШЕМ МАГАЗИНЕ

Вы можете сразу проверить наличие товара в магазине или заказать его онлайн и забрать в магазине.

Проверять наличие

SKOFF - Блок питания светодиодов ZOL 7
12V DC - 7W - круглый для коробки

Родом из Чеховице-Дзедзице, SKOFF является одним из лидеров отечественного рынка в области производства осветительного оборудования - светильников и специализированных источников питания.Продукция, многократно отмеченная наградами за инновации, отличается высоким качеством изготовления. В качестве источника света в продукции компании используются светодиоды. SKOFF считается предшественником таких решений в Польше, потому что производство ламп по этой технологии было реализовано, когда сами светодиоды были редкостью в промышленности. Помимо инновационности, продукты SKOFF также отличаются замечательным дизайном и оригинальным дизайном, что выражается даже в том, что конкуренты копируют решения компании.

Блок питания ZOL 7 представляет собой импульсный трансформаторный блок питания с выходным напряжением 12 В постоянного тока и номинальной мощностью 7 Вт. Блок питания предназначен для питания постоянным напряжением светодиодных осветительных приборов, в частности для совместной работы с продукцией SKOFF. (светодиодные светильники), которым требуется питание 12 В постоянного тока. Высокая степень защиты корпуса IP 44 позволяет использовать устройство в помещениях с повышенной влажностью. Блок питания защищен от брызг воды и попадания твердых предметов ≥ Ø 1 мм.Изделие имеет защиту от короткого замыкания и перегрузки. Предназначен для непосредственной установки в монтажную коробку.

Информация о продукте:

• Входное напряжение: 100–240 В переменного тока / 50 Гц
• Выходное напряжение: 2 В постоянного тока
• Мощность: 7 Вт
• Коэффициент мощности (PF): 0,5
• Минимальная рабочая температура: 20 °C
• Максимальная рабочая температура: 50°C
• Максимальная температура окружающей среды: 50°C
• Максимальная температура корпуса: 70 °C
• Класс защиты: IP 44
• Вес: 0,67 кг
• Вытянутые провода: ДА, 17 см
• Защита: короткое замыкание, перегрузка
• Способ установки: в коробке Ø 60 мм

Технические характеристики

:

Общая длина / высота [мм]: 90 104 90 103 53.00
Width [mm]:	53.00
Depth [mm]:	24.00
Installation method:
Блок питания для светильников и светодиодных источников с номинальным напряжением 10В

.

Какой блок питания для светодиодов выбрать? Руководство

Выбор источника питания для светодиода имеет ключевое значение для долговечности и совместимости нашего освещения. Выбор неправильного источника питания может привести к выходу из строя или даже повреждению компонентов освещения. Как эксперты в отрасли, мы постараемся посоветовать вам , какой блок питания для светодиодов лучше выбрать , а также дадим вам несколько важных советов по правильному монтажу светодиодной ленты с блоком питания.

Какой блок питания для светодиодной ленты

Блок питания светодиодов - это устройство, которое регулирует и подает энергию, используемую для работы освещения на основе светодиодных лент.Как и традиционные трансформаторы, он преобразует переменный ток 230 В переменного тока в более низкое безопасное напряжение. Следует помнить, что блоки питания светодиодов также отличаются по напряжению от традиционных трансформаторов. Это блоки питания, которые преобразуют сетевое напряжение в постоянный ток, для которого требуется светодиод. Они регулируют свою выходную мощность в соответствии с электрическими свойствами светодиодной ленты, которые меняются при нагревании. Блоки питания регулируют мощность, подаваемую на светодиоды, до постоянного значения, обычно 12 В или 24 В постоянного тока.

Для светодиодных лент

12 В и 24 В требуется постоянное напряжение 12 В или 24 В. Источники питания для светодиодов необходимы во всех светодиодных системах, основанных на безопасном низковольтном питании.

Блок питания светодиодной ленты - подходящее напряжение

Большинство светодиодных лент, представленных на рынке, требуют питания 12 В или 24 В, что указано в их спецификациях. Не забывайте всегда выбирать блок питания для светодиодной ленты с тем же выходным напряжением, которое требуется самой ленте.Запуск ленты 12 В с источником питания 24 В сделает светодиоды ярче за короткий промежуток времени, но более высокое напряжение в конечном итоге приведет к перегоранию ленты. Запуск полосы 24 В с источником питания 12 В приведет к тому, что светодиоды вообще не загорятся. Всякий раз, когда мы задаемся вопросом, какой блок питания для светодиодов выбрать, в первую очередь мы должны обратить внимание на напряжение и настроить его на то, что требуется нашей светодиодной ленте.

Как подобрать блок питания для светодиодной ленты - мощность установки

Количество энергии, потребляемой светодиодной лентой, зависит от ее длины и типа. Мощность ремня — количество энергии, потребляемой ремнем во время работы. Обычно дается за погонный метр или весь рулон ленты, т.е. отрезок в 5 метров. Чтобы рассчитать, сколько ватт нужно вашей светодиодной ленте, просто умножьте мощность ленты на количество подключенных метров. Как только вы узнаете мощность вашей ленты, вы сможете правильно подобрать для нее блок питания. Помните, однако, что мощность блока питания – это его максимальная выходная мощность. Мы рекомендуем выбирать блок питания для светодиодной ленты всегда с мощностью не менее чем на 10% выше, чем мощность, необходимая для нашей установки.Это значительно продлит срок службы блока питания, который отныне не будет работать на 100% своей мощности.

Например:

Декоративная светодиодная лента длиной 5 метров требует мощности 24Вт. Для питания такой секции нам следует использовать блок питания светодиодов с выходной мощностью 33 Вт и выше. Помните, что блок питания никогда не будет потреблять больше энергии, чем мощность всей подключенной к нему установки.

Как выбрать блок питания для светодиодов - должен ли он быть герметичным?

Для установки светодиодной ленты снаружи или в ванной важно подобрать для этого соответствующий герметичный блок питания.Наиболее популярные модульные блоки питания чаще всего используются для установки внутри помещений, когда они не подвергаются суровым условиям или повышенной влажности. Чтобы узнать, является ли блок питания LED водонепроницаемым, лучше всего проверить его класс герметичности с пометкой «IP». Водонепроницаемые блоки питания имеют минимальную степень защиты IP 65 и лучше всего подходят для использования в ванных комнатах или на открытом воздухе. Полностью водонепроницаемые блоки питания имеют степень защиты IP67. Это устройства, которые очень часто используются в воде или других установках в тяжелых условиях.

Блок питания светодиода

- как подобрать драйвер

Если вы хотите иметь возможность управлять светом светодиодов, выбор соответствующего источника питания для светодиода не изменится. Для возможности полного управления освещением светодиодной ленты необходимо установить дополнительный светодиодный драйвер, который мы подключаем между лентой и блоком питания. Блок питания светодиодной ленты, в большинстве случаев, не рассчитан на диммирование обычным традиционным выключателем. В настоящее время наиболее распространены подключаемые к блоку питания драйверы, которые регулируют ток, выходящий из блока питания, и позволяют затемнить одноцветные ленты или изменить цвет светодиодной ленты RGB.Со своей стороны, мы можем порекомендовать систему Mi-Light, которая является одной из самых популярных систем, доступных в настоящее время на рынке. Он настолько обширен, что позволяет нам управлять каждым цветом светодиодной ленты с помощью пульта дистанционного управления, приложения для смартфона или настенного контроллера.

Как подключить блок питания светодиода?

Если вы устанавливаете светодиодное освещение самостоятельно, вы должны знать в , как подключить блок питания светодиодов . Это устройства, подключенные напрямую к электричеству 230В.В случае со штекерными блоками питания мы подключаем их в обычную розетку, а герметичные или модульные блоки питания подключаются с помощью проводных или винтовых разъемов. Блок питания светодиода всегда подключается к блоку питания по маркировке L и N, т.е. адаптирован к высокому напряжению. Тогда выход питания на светодиод с пометкой + и - можно подключить напрямую к светодиодной ленте. Вспомним о соответствующей полярности и защите. После правильного подключения и установки наша светодиодная лента должна загореться сразу после подключения к блоку питания.

.

---

Смотрите также

• 
  Сочетание цветов в интерьере таблица бежевый
• 
  Высота расположения розеток
• 
  Сколько хранится яйцо
• 
  Пищевые мошки
• 
  Замена личинки в замке железной двери
• 
  Пырей ползучий как избавиться от сорняка в огороде
• 
  Регулировка раздвижных пластиковых окон на балконе самостоятельно
• 
  Что лучше мдф или дсп для кухни
• 
  Как отпугнуть птиц
• 
  Навес для машины чертеж
• 
  Линолеум коммерческий гетерогенный технические характеристики