Gc-helper.ru

ГК Хелпер
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Номинал тока в светодиоде

Как правильно рассчитать и подобрать резистор для светодиода

Каждый из нас видел светодиод. Обычный маленький светодиод выглядит как пластиковая колбочка-линза на проводящих ножках, внутри которой расположены катод и анод. На схеме светодиод изображается как обычный диод, от которого стрелочками показан излучаемый свет. Вот и служит светодиод для получения света, когда электроны движутся от катода к аноду — p-n-переходом излучается видимый свет.

Изобретение светодиода приходится на далекие 1970-е, когда для получения света во всю применяли лампы накаливания. Но именно сегодня, в начале 21 века, светодиоды заняли наконец место самых эффективных источников электрического света.

Где у светодиода «плюс», а где «минус»?

Чтобы правильно подключить светодиод к источнику питания, необходимо прежде всего соблюсти полярность. Анод светодиода подключается к плюсу «+» источника питания, а катод — к минусу «-». Катод, подключаемый к минусу, имеет вывод короткий, анод, соответственно, — длинный — длинную ножку светодиода — на плюс «+» источника питания.

Взгляните во внутрь светодиода: большой электрод — это катод, его — к минусу, маленький электрод, похожий просто на окончание ножки, — на плюс. А еще рядом с катодом линза светодиода имеет плоский срез.

Паяльник долго на ножке не держать

Паять выводы светодиода следует аккуратно и быстро, ведь полупроводниковый переход очень боится лишнего тепла, поэтому нужно краткими движениями паяльника дотрагиваться его жалом до припаиваемой ножки, и тут же паяльник отводить в сторону. Лучше в процессе пайки держать припаиваемую ножку светодиода пинцетом, чтобы обеспечить на всякий случай отвод тепла от ножки.

Резистор обязателен при проверке светодиода

Мы подошли к самому главному — как подключить светодиод к источнику питания. Если вы хотите проверить светодиод на работоспособность, то не стоит напрямую присоединять его к батарее или к блоку питания. Если ваш блок питания на 12 вольт, то используйте для подстраховки резистор на 1 кОм последовательно с проверяемым светодиодом.

Не забывайте о полярности — длинный вывод на плюс, вывод от большого внутреннего электрода — к минусу. Если не использовать резистор, то светодиод быстро перегорит, в случае если вы нечаянно превысите номинальное напряжение, через p-n-переход потечет большой ток, и светодиод практически тут же выйдет из строя.

Цвет свечения светодиода

Светодиоды бывают разных цветов, однако цвет свечения не всегда определяется цветом линзы светодиода. Белый, красный, синий, оранжевый, зеленый или желтый — линза может быть прозрачной, а включишь — окажется красным или синим. Светодиоды синего и белого свечения — самые дорогие. Вообще, на цвет свечения светодиода влияет в первую очередь состав полупроводника, и как вторичный фактор — цвет линзы.

Многоцветные RGB светодиоды содержат в одном корпусе несколько излучающих свет p-n-переходов, каждый из которых дает свой цвет свечения. Комбинируя яркости компонентов токами или частотами импульсов токов (для красного, зеленого и синего кристаллов), можно получить любой оттенок. Здесь, конечно, балансирующие резисторы нужны на каждый цветовой канал.

Находим номинал резистора для светодиода

Резистор включается последовательно со светодиодом. Функция резистора — ограничить ток, сделать его близким к номиналу светодиода, чтобы светодиод мгновенно не перегорел, и работал бы в нормальном номинальном режиме. Берем в расчет следующие исходные данные:

Vps – напряжение источника питания;

Vdf – прямое падение напряжения на светодиоде в нормальном режиме;

If – номинальный ток светодиода при нормальном режиме свечения.

Теперь, прежде чем находить значение необходимого резистора R, отметим, что ток в последовательной цепи у нас будет постоянным, одним и тем же в каждом элементе: ток If через светодиод будет равен току Ir через ограничительный резистор.

Следовательно Ir = If. Но Ir = Ur/R – по закону Ома. А Ur = Vps-Vdf. Таким образом, R = Ur/Ir = (Vps-Vdf)/If.

То есть, зная напряжение источника питания, падение напряжения на светодиоде и его номинальный ток, можно легко подобрать подходящий ограничительный резистор.

Если найденное значение сопротивления не удается выбрать из стандартного ряда номиналов резисторов, то берут резистор несколько большего номинала, например вместо найденных 460 Ом, берут 470 Ом, которые всегда легко найти. Яркость свечения светодиода уменьшится весьма незначительно.

Пример подбора резистора:

Допустим, имеется источник питания на 12 вольт, и светодиод, которому нужно 1,5 вольта и 10 мА для нормального свечения. Подберем гасящий резистор. На резисторе должно упасть 12-1,5 = 10,5 вольт, а ток в последовательной цепи (источник питания, резистор, светодиод) должен получиться 10 мА, следовательно из Закона Ома: R = U/I = 10,5/0,010 = 1050 Ом. Выбираем 1,1 кОм.

Какой мощности должен быть резистор? Если R = 1100 Ом, а ток составит 0,01 А, то, по закону Джоуля-Ленца, на резисторе каждую секунду будет выделяться тепловая энергия Q = I*I*R = 0,11 Дж, что эквивалентно 0,11 Вт. Резистор мощностью 0,125 Вт подойдет, даже запас останется.

Последовательное соединение светодиодов

Если перед вами стоит цель соединить несколько светодиодов в единый источник света, то лучше всего соединение выполнять последовательно. Это нужно для того, чтобы к каждому светодиоду не цеплять свой резистор, чтобы избежать лишних потерь энергии. Наиболее подходят для последовательного соединения светодиоды одного и того же вида, из одной и той же партии.

Допустим, необходимо последовательно объединить 8 светодиодов по 1,4 вольта с током по 0,02 А для подключения к источнику питания 12 вольт. Очевидно, общий ток будет составлять 0,02 А, но общее напряжение составит 11,2 вольта, следовательно 0,8 вольт при токе в 0,02 А должны рассеяться на резисторе. R = U/I = 0,8/0,02 = 40 Ом. Выбираем резистор на 43 Ом минимальной мощности.

Параллельное соединение цепочек светодиодов — не лучший вариант

Если есть выбор, то светодиоды лучше всего соединять последовательно, а не параллельно. Если соединить несколько светодиодов параллельно через один общий резистор, то в силу разброса параметров светодиодов, каждый из них будет не в равных условиях с остальными, какой-то будет светиться ярче, принимая больше тока, а какой-то — наоборот тусклее. В результате, какой-нибудь из светодиодов сгорит раньше в силу быстрой деградации кристалла. Лучше для параллельного соединения светодиодов, если альтернативы нет, применить к каждой цепочке свой ограничительный резистор.

Рынок светодиодов многолик и разнообразен. Прогресс на месте тоже не стоит. Даже специалисты подчас затрудняются с первого раза определить тип и мощность светодиода — чего уж говорить о новичках. С каждым годом производителей становится все больше, каждый из них придумывает свою маркировку и подразделение по типам. Эта статья, возможно, поможет вам разобраться в самых распостраненных типах светодиодов.

— У вас есть светодиоды на сто ватт ?
— Нет, таких светодиодов не бывает.
— Ты, лошара, торгуешь светодиодами и не разбираешься !

Разговор в радиомагазине

Маломощный (индикаторный) светодиод

Самый распостраненный вид светодиодов, встречающийся повсеместно. Диаметр может колебаться от 2 до 20 мм. Слово «индикаторный» к нынешним, даже маломощным, светодиодам можно применить лишь достаточно условно — иные могут запросто засветить вам «зайчика» в глаз. Однако и само слово «индикатор» тоже со временем приняло уродливые формы. Например, мне пришлось заклеить изолентой индикатор сети нового музыкального центра — а то ночью можно читать под ним было, но вот заснуть — увы 🙂
Типовые параметры белого светодиода : ток 20 мА, напряжение 3,2 В. Таким образом, его мощность составляет 0,06 Вт. Чтобы заменить один мощный 1 Вт светодиод, индикаторных понадобится 20-25 штук.
Также к маломощным относят некоторые типы светодиодов поверхностного монтажа — SMD. Он подсвечивают кнопки в вашем сотовом, экран вашего монитора, если он с LED-подсветкой, из них изготовлены декоративные светодиодные ленты на самоклеющейся основе и многое другое. Есть два наиболее распостраненных типа : SMD 3528 и SMD 5050. Первые содержат такой же кристалл, как и индикаторные светодиоды с выводами, то есть его мощность примерно 0,06 Вт. А вот второй — три таких кристалла, поэтому его нельзя уже называть светодиодом — это светодиодная сборка. Принято называть SMD 5050 светодиодами, однако это не совсем правильно. Это — сборки. Их общая мощность, соответственно, около 0,2 Вт. На этом рассмотрение маломощных диодов можно прекратить — про них и так уже достаточно написано.

Мощный светодиод


В этой сфере царит изрядный винегрет. Попробуем условно разбить его на буквально две категории. Первая — это светодиоды производства американской фирмы CREE. Эта контора, безусловно, заслужила право быть отдельной категорией. Да, да, я знаю, что есть и суперпроизводитель Nichia — родоначальник белого светодиода, есть Osram и еще изрядное количество брэндов. Все они выпускают весьма неплохие мощные светодиоды, однако Кри — это Кри. Есть всякие вкусные шипучки, а есть Кока-Кола 😉 Обсуждать тут особенно нечего, светодиоды Cree весьма известны, также известны их характеристики. Поэтому мы их и не будем обсуждать. Отметим только, что светодиоды серий XRE, XPG, XML — это действительно светодиоды. MCE,MX, MPL — многокристальные сборки. К ним применимы основные принципы, которые мы рассмотрим чуть ниже.
Вторая категория — светодиоды noname, а именно — китайского производства. Ни для кого уже не секрет, что за последние пару лет китайцы сильно шагнули вперед в теме полупроводникового освещения. Поэтому покупка китайского мощного светодиода уже не такая лотерея, как два или три года назад. Наличие ebay.com и множества интернет-магазинов сделало китайские светодиоды весьма доступными.
При всех достоинствах «брэндов», у них есть некоторые существенные недостатки. Первый и главный — цена. Китайский светодиод в среднем в два-три раза дешевле своего заокеанского собрата. Второй — гораздо более широкий ассортимент. Особенно это касается светодиодов с различной длиной волны и цветовой температурой.
Третий недостаток, если его можно считать таковым — тип корпуса. Фирма Cree изначально ориентировалась на средних и крупных производителей светодиодной техники. Корпус светодиодов рассчитан на автоматический монтаж, что позволяет производить светодиодные светильники сотнями и тысячами. Но если вы еще не доросли до таких объемов или хотите использовать светодиоды в своих домашних поделках — увы, вас ждут сложности. Светодиоды Cree позволяют использовать ручной монтаж с большими оговорками, ни о какой производительности труда говорить не приходится, да и отвод тепла — серьезная проблема. Единственный выход — приобретение светодиодов на алюминиевой печатной плате, что отнюдь не удешевляет проект.
Львиная доля китайских светодиодов изготавливается в так называемом корпусе «эмиттер». Он несколько архаичен по нынешним временам, но при этом весьма удобен для ручного монтажа, эффективно отводит тепло и позволяет использовать множество типов оптики. Большая медная подложка прощает мелкие огрехи монтажа, линзу из поликарбоната легко очищать от загрязнений в отличии от «фирменной» силиконовой, большие вывода не создают сложностей при пайке.
Самый главный минус китайского светодиода по сравнению с брэндом — скудная техническая документация и отсутствие какого-либо стандарта. Ну и известное головотяпство китайцев. К примеру, у некоторых китайских производителей минус — это плюс. Не поленитесь проверить полярность светодиода, если заказываете первый раз. Давайте попробуем разобраться — можно ли на вид определить качество светодиода и его мощность.
Первое, и самое главное — правильно понимать, что такое мощность светодиода. Существует распостраненное заблуждение, что бывают одноваттные, трехваттные и т.д. светодиоды. Это не совсем так. У каждого светодиода существует понятие — максимальный рабочий ток. Вот он и определяет максимальную мощность светодиода. При этом его фактическая мощность зависит от тока, на который вы его включите. Для типового китайского «эмиттера» максимальный рабочий ток — 700 мА. Это означает, что его максимальная мощность равна произведению напряжения на ток, то есть примерно 3,7 В*0,7А=2,6 ватта. Фактически при продаже часто округляют до трех ватт. К тому же у недорогих кристаллов падение напряжения выше, и на токе 0,7А может достигать 4-4,5 вольт, а это уже полноценные три ватта. Чем меньше падение напряжения на токе 700 мА, тем экономичнее светодиод.

Читать еще:  Аварийно допустимый ток кабеля

Для того, чтобы светодиод выдержал максимальный ток, необходимо соблюдение следующих условий :

1. Кристалл светодиода не должен содержать дефектов. Другими словами, очень важен производитель светодиодного чипа. 90% китайских производителей закупают чипы в Корее и на Тайване, иногда даже у Cree и других брэндов. Однако китайский светодиод с «брэндовым» чипом — сомнительное приобретение, так как цена ненамного ниже оригинала, а качество все-же не то. Последние два года китайцы начали выращивать свои кристаллы, но пока их качество не на уровне. Основная проблема — их трудно определить, остается уповать на честность поставщика.К сожалению, они получают все большее распостранение благодаря низкой цене.
2. Размер кристалла. Минимальный размер кристалла типового «эмиттера» 35×35 mil. Это чуть меньше 1х1 мм. Обычный размер — 38х38 либо 45х45 mil, то есть несколько больше 1х1 мм. (1 мил = 1/1000 дюйма = 0,0254 мм = 25,4 микрона)

Есть разновидность светодиодов с увеличенным кристаллом. Чем больше размер кристалла, тем выше световой поток, максимальный рабочий ток и максимальная мощность. Соответственно, визуально различить стандартный светодиод и светодиод с увеличенным кристаллом достаточно легко.

Подытоживая, можно сказать, что практически любой однокристальный качественный китайский эмиттер является трехваттным, что, несомненно, будет хорошей новостью для любителей поразгонять кристаллы 🙂 Некоторые экземпляры сносно себя чувствуют при токе до 1500 мА.

Ложку дегтя в эту новость добавляют следующие нюансы :
1. Вам сложно установить качество кристалла, если поставщик неизвестен. Как минимум желательно спросить продавца о том, чьи чипы стоят в светодиодах. Заминка с ответом косвенно может сказать, что продавец плохо разбирается в своем товаре.
2. Часто кристалл залит люминофором так, что его самого и не видно. Это не очень хороший признак. Если люминофора не жалеют — значит он дешевый. К тому же такая заливка может скрывать кристалл меньшего размера. Ко всему прочему, дешевый люминофор способен потемнеть или даже отслоиться на повышенном токе.
3. Неизвестно — из какого материала изготовлены проводники к кристаллу, и какова их толщина. Изначально они изготавливаются из золотой проволоки и должны быть рассчитаны на ток не менее 1000-1500 мА. На практике для удешевления светодиода применяют проволоку меньшей толщины либо из позолоченного серебра, а то и вовсе из меди или других металлов.
4. Неизвестно качество приклейки кристалла к теплоотводящему основанию. Если ток 300-350 мА терпим для большинства «эмиттеров», то 700 мА предъявляют непропорционально повышенные требования к качеству изготовления. Иными словами, при увеличении тока в два раза, требования к качеству приклейки и пайки кристалла к выводам возрастают в четыре раза.
5. Нельзя забывать, что с увеличением рабочего тока падает общая эффективность светодиода. Если на токе 350 мА он, условно говоря, выдаст 100 люмен, то на токе 700 мА — только 160-170, но никак не 200 люмен. И чем выше ток, тем ниже эффективность.

Также на стоимость светодиода влияет биновка по цветовой температуре и отбор по падению напряжения. Если цветовая температура мало влияет на надежность, то большой разброс в падении напряжения при параллельном соединении способен вызвать серьезную разницу в свечении и неравномерность распределения тока. Отсутствие этих операций в технологической цепочке при изготовлении светодиода удешевляет его, но о стабильности характеристик готового изделия говорить не приходится.

Другими словами, использовать ток выше 350 мА при отсутствии внятной информации о происхождении, либо гарантий поставщика, не стоит. Если уж очень хочется — обеспечьте избыточный теплоотвод и проконтролируйте температуру. Все-таки почти в два раза больше света за те же деньги — стоит рискнуть 🙂 На токе 700 мА светодиоду потребуется около 70-80 кв.см площади радиатора. Контролировать температуру лучше всего термопарой на выводе работающего светодиода, подвесив этот вывод в воздухе. Это если есть такая возможность. Если нет — измерять максимально близко к подложке светодиода со стороны радиатора. Температуру выше 70 градусов на радиаторе можно считать критической. На выводе может быть до 75 С. Однако оптимум — до 60 С.

На каком же токе оптимально использовать светодиод ? Это зависит от поставленной задачи. Если задача — создать максимально экономичный источник света — лучше обратить внимание на высокоэффективные светодиоды, выдающие более 120-130 Лм на ватт. При этом эксплуатировать их на токе выше 300 мА не стоит. В итоге вы получите, во-первых, максимум энергоэффективности, во-вторых, светодиод будет вечным при достаточном теплоотводе. Да, такие светодиоды ощутимо дороже своих собратьев с производительностью 100 Лм/ватт. Но при этом в долгосрочной перспективе более дорогие диоды окупятся быстрее. Если же задача максимальной экономии не стоит, вполне можно обойтись 35-38 mil чипами, разогнанными до 600-700 миллиампер. С точки зрения себестоимости готового изделия это ощутимо выгоднее использования высокоэффективных светодиодов.

Напоследок коснусь разницы между мощными однокристальными светодиодами и сборками. Основной недостаток сборок — бОльшая уязвимость по сравнению с однокристаллками. К примеру, светодиод Cree MX3 содержит три кристалла, соединенных параллельно. Как известно, светодиодные кристаллы имеют некоторый технологический разброс. При параллельном подключении один из кристаллов практически всегда будет пропускать через себя бОльший ток и, как следствие, нагрузка на него будет выше. В процессе эксплуатации выход из строя одного кристалла повлечет за собой увеличение тока через оставшиеся два. Эта же особенность делает светодиод более критичным к кратковременным перегрузкам. Следующий минус — точки пайки. Как показала практика, очень часто светодиод выходит из строя вследствие потери контакта с кристаллом из-за многократных циклов нагрева-остывания. Соответственно, если мощный светодиод содержит три кристалла — вероятность выхода из строя по этой причине возрастает в три раза. Тем не менее, разница в цене зачастую компенсирует этот недостаток. Также к преимуществам можно отнести уменьшение «точечного эффекта».
Хотелось бы отметить, что китайские производители часто хитрят при продаже мощных светодиодных сборок (матриц). Первая из основных хитростей — заявление более высокого рабочего тока. К примеру, если матрица содержит 9 кристаллов 38 mil, включенных по схеме три последовательно-три параллельно, типовым считается ток 300 мА*3=900 мА, а мощность матрицы, соответственно, около 10 Вт. Предприимчивый производитель (продавец) заявляет ток 600*3=1800 мА и вуаля — матрица становится 20-ваттной ! И формально вроде никаких проблем — 35-38 mil кристалл, по идее, выдерживает такой ток без особых последствий. Но 9 таких кристаллов, собранных на единой подложке, могут дать непредсказуемый результат и по нагреву, и по деградации (необратимому уменьшению светового потока в процессе эксплуатации).
Вторая хитрость — установка в матрицу кристаллов менее 35-38 mil. Это делает матрицу дешевле, но отнюдь не лучше.
Ну и третья хитрость — совмещение двух предыдущих. Дает фантастические результаты при фантастически низкой цене 🙂
Таким образом, при покупке следует убедиться в том, что вам не подсовывают плоды деятельности таких хитрых предпринимателей.

Стоимость китайских светодиодов вполне располагает к попыткам выжать из них больше, чем заявлено. Если вы решились на этот шаг и разогнали свои «светики» — не поленитесь проконтролировать их визуально после пары недель работы. Если они выглядят также, как и при монтаже — есть надежда, что они себя хорошо чувствуют. Если же вокруг кристалла образовалось темное пятно — значит, тепло отводится от светодиода недостаточно эффективно. Думайте над конструкцией радиатора.

Номинал тока в светодиоде

Преимущество светодиодов перед лампочками накаливания не оспоримы, а именно:

    * Низкое электропотребления – в 10 раз экономичней лампочек
    * Долгий срок службы – до 11 лет непрерывной работы

* Высокий ресурс прочности – не боятся вибраций и ударов

* Большое разнообразие цветов

* Способность работать при низких напряжениях

Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из
которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых
цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать
только включив его…

Напряжение, указанное на упаковке светодиодов — это не напряжение
питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина
необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на
светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления
резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно
его.

Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного
светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение
тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер).
Для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько
светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к
напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик
быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при
подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.
Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 миллиампер. Неважно, какое будет
напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода,
соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется
включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по
формуле:

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

I — максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е.
0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких
светодиодов прямой ток не увеличивается.

0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.
Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:

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

* Uпр — Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных
характеристик (обычно находится в пределах от 2 до 4 вольт). В вольтах.

Поэтому, чтобы спасти светодиод нужно поставить последовательно с ним диод, который не пропустит к нему обратное напряжение.

Еще один вариант подключения светодиода к электросети 220в:

Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.

Вариант питания от сети с гасящим резистором не самый оптимальный: на резисторе будет выделяться значительная мощность. Действительно, если
применим резистор 24 кОм (максимальный ток 13 мА), то рассеиваемая на
нём мощность будет около 3 Вт. Можно снизить её в два раза, включив
последовательно диод (тогда тепло будет выделяться только в течение
одного полупериода). Диод должен быть на обратное напряжение не менее
400 В. При включении двух встречных светодиодов (существуют даже такие с
двумя кристаллами в одном корпусе, обычно разных цветов, один кристалл
красного свечения, другой зелёного) можно поставить два двухваттных
резистора, каждый сопотивлением в два раза меньше.

Оговорюсь, что применив резистор большого сопротивления (например 200
кОм) можно включить светодиод и без защитного диода. Ток обратного
пробоя будет слишком мал, чтобы вызвать разрушение кристалла. Конечно,
яркость при этом весьма мала, но например для подсветки в темноте
выключателя в спальне её будет вполне достаточно.

Читать еще:  Как соединить кабель канал с розеткой

Благодаря тому, что ток в сети переменный, можно избежать ненужных трат
электричества на нагрев воздуха ограничительным резистором. Его роль
может выполнять конденсатор, который пропускает переменный ток, не
нагреваясь. Почему так — вопрос отдельный, рассмотрим его позже. Сейчас
же нам нужно знать, что для того, чтобы конденсатор пропускал переменный
ток, через него должны обязательно проходить оба полупериода сети. Но
ведь светодиод проводит ток только в одну сторону. Значит, ставим
встречно-параллельно светодиоду обычный диод (или второй светодиод), он и
будет пропускать второй полупериод.

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

Конденсатор должен быть на напряжение не менее 400 вольт, или специальный для цепей переменного тока напряжением не менее 250 вольт.

А если мы хотим сделать светодиодную лампочку из нескольких
светодиодов? Включаем их все последовательно, встречного диода
достаточно одного на всех.

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

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

Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый
чип генератора и некоторые дополнительные элементы. Также стоит отметить
то, что мигающий светодиод довольно универсален — напряжение питания
такого светодиода может лежать в пределах от З до 14 вольт — для
высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.
Отличительные качества мигающих сеетодиодое:

    • Малые размеры
    • Компактное устройство световой сигнализации

• Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)

• Различный цвет излучения.

В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно — 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью
вспышек.

Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где
предьявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и
электропитанию — мигающие светодиоды очень экономичны, т..к электронная
схема МСД выполнена на МОП структурах. Мигающий светодиод может с
лёгкостью заменить целый функциональный узел.
Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного
светодиода за исключением того, что линии стрелок- пунктирные и
символизируют мигающие свойства светодиода.

Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На
основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл
светоизлучающего диода.

Чип генератора размещён на основании анодного вывода.

Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.
Отличить МСД от обычного светодиода легко по внешнему виду, разглядывая его корпус на просвет. Внутри МСД находятся две подложки
примерно одинакового размера. На первой из них располагается
кристаллический кубик светоизлучателя из редкоземельного сплава.

Для увеличения светового потока, фокусировки и формирования диаграммы
направленности применяется параболический алюминиевый отражатель (2). В
МСД он немного меньше по диаметру, чем в обычном светодиоде, так как
вторую часть корпуса занимает подложка с интегральной микросхемой (3).

Электрически обе подложки связаны друг с другом двумя золотыми
проволочными перемычками (4). Корпус МСД (5) выполняется из матовой
светорассеивающей пластмассы или из прозрачного пластика.

Излучатель в МСД расположен не на оси симметрии корпуса, поэтому для
обеспечения равномерной засветки чаще всего применяют монолитный цветной
диффузный световод. Прозрачный корпус встречается только у МСД больших
диаметров, обладающих узкой диаграммой направленности.

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

Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке
выполнен электронный ключ и защитный диод. У мигающих светодиодов,
рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается
ограничительный резистор. У низковольтных МСД ограничительный резистор
отсутствует Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя
микросхемы при переполюсовке питания.
Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении
напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и
нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может
привести к быстрой деградации мигающего светодиода.
Безопасно проверить исправность мигающего светодиода можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со
светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.

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

светодиоды и микросхемы боятся статики, неправильного подключения и
перегрева, пайка этих деталей должна быть максимально быстрая. Следует
использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260
градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации
производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при
пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает
дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.

Азы о светодиодах

Активные темы (За последние xx минут)
15 минут30 минут45 минут
Активные темы (За последние xx часов)
1 час2 часа4 часа
6 часов12 часов18 часов
Активные темы (За последние xx дней)
1 день2 дня3 дня
4 дня7 дней14 дней
Темы без ответа
Социальные группы
Главная страница соцгрупп
Все социальные группы
Просмотренные Вами темы (последние 40 действий)
Ссылки сообщества
Участники
Бесплатные розыгрыши призов
Альбомы
Главная страница альбомов
Все альбомы
Розыгрышы призов и игры
Социальные игры
Система: «Бесплатные розыгрыши призов»
Каталоги
Сравнительные тесты фонарей от FONAREVKA.RU
Каталог независимых обзоров фонарей
Каталог самодельных и модифицированных фонарей
Каталог по электронике фонарей
Каталог по источникам света и оптическим системам фонарей
Каталог по источникам питания и зарядным устройствам для фонарей
Каталог по корпусам, механическим частям, крепежам и чехлам для фонарей
Каталог по производителям фонарей и комплектующих
Коллекция ссылок на отзывы о товарах с DealExtreme и других магазинов
LEDCalc — калькулятор светового потока
К странице.
  • Для гостей форума
  • О нашем проекте
  • Реклама на форуме

Искренне рады видеть Вас на нашем независимом проекте о фонарях и осветительной технике!

Что Вам даст регистрация на нашем проекте:

— Возможность участия во всевозможных акциях, конкурсах и лотереях постоянно проходящих на форуме
— Возможность пользоваться скидками и бонусами, которые предоставляют различные популярные магазины специально для наших форумчан
— Возможность побывать в роли тестеров новейших разработок фонарей и их комплектующих
— Возможность неограниченного доступа к закрытой технической информации и некоторым интересным разделам форума
— Возможность полного отключения рекламы на форуме
— Возможность настройки форума по своему вкусу и предпочтениям (подробнее тут)
— Возможность использовать полноценный высокоточный «поиск» по форуму (для гостей он закрыт во избежание излишней нагрузки)

и много других приятных привилегий

Зарегистрироваться Вы можете следующими способами: при помощи стандартной формы регистрации или при помощи сервиса единой авторизации OpenID (подробнее тут) .

Надеемся, что Вам у нас понравится!

Стр. 1 из 3123

Азы о светодиодах

Как следует из названия — это в первую очередь диод, то есть прибор с односторонней проводимостью. Это отражено и в его УГО (Условном Графическом Обозначении), то есть значке, которым его изображают на принципиальных схемах. Он такой же, как и у диода, только в кружочке и дополненный стрелочками, изображающими излучение.

Но никакого «плюса» и «минуса», как часто говорят, у него нет. А есть «анод» и «катод». Любой диод проводит ток в направлении от анода к катоду. Другими словами, чтобы светодиод засветился, нужно подать на анод плюс источника питания, ну а на катод — минус.
Но светодиод в корне отличается от лампы накаливания тем, что для его питания главное не напряжение, а ток, через него протекающий. Как и у любой другой детали, у него существуют предельно допустимые электрические параметры. И главный из них — именно максимально допустимый ток. Для большинства светодиодов (не сверхъярких) он равен 20 мА, из такой величины и следует исходить при подключении светодиода неизвестного типа. Кроме этого, есть максимально допустимое обратное напряжение, которое превышать тоже нельзя.
Казалось бы, самая естесственная схема включения светодиода — такая.

Именно так подключены светодиоды в китайских фонариках и брелоках: три пуговичных батарейки и синий или белый светодиод.
Но сколько он проработает в таком включении? Очень недолго. Ведь главный предельно допустимый параметр — ток — здесь ограничен только внутренним сопротивлением применённых батареек. Они просто не в состоянии выдать ток, способный моментально сжечь светодиод. Хотя, кроме перегорания, есть ещё одно неприятное свойство светодиодов, свойственное белым и синим (а также сверхъярким любого цвета) светодиодам: деградация кристалла и люминофора. Проявляется она в сильном снижении яркости свечения (при том же токе). Причём, если при номинальном рабочем токе, заявленном производителем, яркость ощутимо упадёт примерно через год непрерывной работы, и даже более, то при повышенном токе достаточно и четверти часа.
Поэтому не будем уподобляться неизвестным китайским ремесленникам и научимся правильно питать светодиоды.
Кроме источника питания и светодиода нам будет необходим ограничитель тока. В простейшем случае — обыкновенный резистор. Как его рассчитать? Да очень просто. У каждого светодиода есть прямое падение напряжения при рабочем токе, для светодиодов одного цвета оно примерно одинаково: для красных 1,8. 2В, жёлтых и зелёных 2. 2,4В, синих и белых 3. 3,6В. Это данные ориентировочные, лучше посмотреть по справочнику (даташиту) для конкретных светодиодов. Допустим, у нас есть зелёный светодиод и источник тока напряжением 3В. Почему именно столько? Да просто оно удобное: две пальчиковых батарейки. От одной батарейки светодиод не загорится: не хватит напряжения, а двух уже хватит. Пусть на нём падает 2 вольты и рабочий ток равен 20 мА. Тогда на нашем резисторе погасится 3В — 2В = 1В, и согласно закону Ома (R = U/I) нужное сопротивление резистора будет 50 Ом. Поскольку такого сопротивления в стандартном ряду нет, берём ближайший в сторону увеличения — 51 Ом.

Просто, правда? Почему берём ближайший номинал именно в сторону увеличеничя? Да чтобы даже при небольшой ошибке в расчётах ток светодиода не превысил максимально допустимого. Но чтобы уж совсем быть уверенным, что наш светодиод будет работать долго, лучше при расчётах задаться током не максимальным для данного светодиода, а немного меньшим. Например, 15 мА вместо максимальных 20 мА. Не бойтесь, что он будет светить намного слабее: наш глаз устроен так, что видимая яркость светодиода снизится в два раза только при уменьшении тока примерно в пять раз! Аналогичной зависимости (которая носит название закона Вебера-Фехнера) подчиняются и все остальные наши органы чувств. Благодаря ей свечение сверхъяркого светодиода мы видим при токе в несколько микроампер, хотя реальная яркость (которую покажет измерительный прибор) в тысячи раз меньше рабочей.
С одиночным светодиодом разобрались. А как быть, если их несколько? Лампочки соединяют параллельно.

Читать еще:  Самодельный выключатель света с пультом

Светодиоды так соединять нельзя! Хотя китайцы в фонариках так и делают. Немного спасёт дело общий ограничительный резистор, но это тоже неверное решение.

Дело в том, что существует технологический разброс прямого падения напряжения на светодиодах, и даже если их брать из одной партии (произведённых одновременно в одном технологическом цикле), он всё равно есть. В итоге у параллельно соединённых светодиодов будет разный ток. И тот, у которого он окажется больше всех, и превысит максимально допустимый, выйдет из строя раньше. Затем — следующий, но уже быстрее (т.к. ток распределится по оставшимся светодиодам и будет больше, чем раньше). И так запустится «цепная реакция» перегорания светодиодов, которую нередко можно наблюдать в дешёвых китайских фонариках, стОит только поставить туда батарейки помощнее 600)» onclick=»if(!this.toobig||parentElement.tagName==’A’) return true; if(!this.expanded) else this.expanded=!this.expanded; » onmouseover=»if(parentElement.tagName==’A’)» border=»0″>
Поскольку для питания светодиодов важнее обеспечить правильный ток, то и соединять их нужно последовательно. Но как быть, если напряжения источника питания не хватает даже для двух последовательно соединённых светодиодов? Тогда на каждый светодиод нужно ставить свой ограничительный резистор.

Последовательное соединение светодиодов предпочтительнее ещё и с точки зрения экономного расходования источника питания: вся последовательная цепочка потребляет тока ровно столько, сколько и один светодиод. А при параллельном их соединении ток во столько раз больше, сколько параллельных светодиодов у нас стоИт.
Рассчитать ограничительны резистор для последовательно соединённых светодиодов так же просто, как и для одиночного. Просто суммируем напряжение всех светодиодов, отнимаем от напряжения источника питания получившуюся сумму (это будет падение напряжения на резисторе) и делим на ток светодиодов (обычно 15 — 20 мА). Всё!

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

Ещё одна интересная тема — как запитать светодиод от сети 220 В.

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

Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.

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

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

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

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

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

= 0,3 мкФ. Можно поставить два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) параллельно.

Какие пределы тока для 1Вт светодиодов?

Подбираю задающее ток сопротивление для стабилизатора ДХО на PT4115. Номинал тока для 1Вт равен 350мА. Уменя получается либо много либо мало: в одном случае 270-290мА. В другом 370-390мА. Насколько плохо будет чувствовать диоды с такими токами? Меньшее значение оставить конечно можно, но налицо падение яркости, что для ДХО неприемлемо.

максимальный ток для 1Вт светодиода 350мА. Для работы ему 270-290 как раз будет.

выше трехсот очень не желательно. 270-290 в самый раз

По уму и ТУ 350ма х 0.75 =262ма Можно и 270 поставить и тогда ваши светодиоды будут жить долго

если охлаждение нормальное, можно и поближе к номиналу. у меня одноваттники на плате уже год в режиме нон-стоп работают.(светильник в коридоре без окон, не выключается никогда) температура около 45-50 градусов. недавно сравнивал с новым модулем-деградации не увидел.

Ну, тут как говорила монашка натягивая на свечку презерватив — береженого Бог бережет. Может я слишком закоснел с этими ГОСТами и ТУ, но всегда придерживаюсь их рекомендаций

согласен. по крайней мере душа будет спокойна. =) в моем случае, ремонт светильника при выходе из строя займёт минуты три: диоды от подложки отпаять и мазнув термопасты новые накинуть.

Согласен — у себя, то и хрен с ним, а вот клиент может расстроиться и настучать изготовителю по стоматологии

я по крайней мере предупреждаю, что при ненормальном тепловом режиме могут быть неприятные последствия, однако почти все машут рукой… вот у одного человека в гараже светильники без доп охлаждения с зимы по 12 часов в день светят, а ведь я его предупреждал. все что то не сгорят никак. мне уже интересно стало, сколько им еще… кстати, а почему aleks5050 блог не ведет? замечания по делу, работы есть(судя по оговоркам в комментариях), а записей нет =)

Ну, тут у каждого когда то наступают времена когда все проблемы наваливаются разом и кучей. К осени думаю разгребусь и начну писать мемуары, т.е. БЖ По правде говоря ручонки уже чесаться начинают

Только предупреждаю сразу — ничего хорошего там не будет, одна фигня

у кого то жемчуг мелкий, а у кого то суп жидкий =) все нормально, у меня тоже в блоге фигня всякая, а кому то нравится =)

Эт я выпендриваться начинаю

Друзья, всем спасибо за ответы. Собственно делаю замену родному драйверу для www.aliexpress.com/item/F…ing-Light/1707336851.html
Судя по всему в них три тройки. родной стаб был как раз на 350мА. Получается что каждая тройка питалась 350/3=116мА (или я не прав)). Просто если делать по вашим рекомендациям, то получается что при правильном питании в 270мА ДРЛ с каждой стороны светить начинает отдельными диодами. При 350-390 — она светит цельным элементом. Уже в принципе подсчитал номиналы сопротивлений чтобы сделать искомые 350мА, но терзает мысль, что там и так (при условии трех троек в каждом ДХО) получается маааленький ток в каждом диоде.

знать бы какие там светодиоды… если действительно три тройки соединены параллельно, то можно и повыше ток. в этом случае, ток проходящий по цепи будет делиться на три-но суть в том, что светодиоды по своим параметрам не идеальны и через какую то тройку может потечь ток чуть больше или чуть меньше…

Ну вот и получается, что заводские 350 в самый раз. При этом токе, ДХО горят ровненько. Ладно, завтра поеду наберу резисторов, сделаю 350мА, чтобы не думалось 🙂

если с резистором вместо драйвера, то рекомендую диод поставить последовательно в цепь, дабы защитить светодиоды от обратного напряжения. подойдет 1n4007 например, он маленький, падение на нем около 0.6 В ток до 1А, а обратное напряжение держит до 1000В ну и паять его удобно, что немаловажно.

Да нее… Драйвер я уже поставил. На драйвере резистор подбираю, определяющий ток на выходе. По даташитам для 350мА надо 0,3Ом, у меня таких нет, а заказанные готовые драйверы придут через месяц. Вот я и набирал сегодня 0,3 из 1Ом. Тут и вышло два варианта — либо 3 либо 4 резистора в параллель. Прикинул, как получить 0,3 = 1+1,2+1,2 Завтра поеду затарюсь в магазе.

можно проще. у компании ON Semiconductor есть линейные драйверы, выполненные в одном маленьком корпусе. на 350мА как раз есть готовое решение, только в разрыв плюсового припаять. поищите.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector