Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ

Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ

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

Теоретический метод

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

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

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

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

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

Практический метод

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

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

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

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

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

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.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ

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.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ

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!

потребление тока, напряжение, мощность и светоотдача

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Времена, когда светодиоды использовали только в качестве индикаторов включения приборов, давно прошли. Современные светодиодные приборы могут полностью взаимозаменить лампы накаливания в бытовых, промышленных и уличных светильниках. Этому способствуют различные характеристики светодиодов, зная которые можно правильно подобрать LED-аналог. Использование светодиодов, учитывая их основные параметры, открывает обилие возможностей в сфере освещения.

Основой светодиода является искусственный полупроводниковый кристаллик

Какие бывают светодиоды

Светодиод (обозначается СД, СИД, LED в англ.) представляет собой прибор, в основе которого лежит искусственный полупроводниковый кристаллик. При пропускании через него электротока создается явление испускания фотонов, что приводит к свечению. Данное свечение имеет очень узкий диапазон спектра, и цвет его находится в зависимости от материала полупроводника.

Светодиоды вполне могут заменить обычные лампы накаливания

Светодиоды с красным и желтым свечением производят из неорганических полупроводниковых материалов на базе арсенида галлия, зеленые и синие изготавливают на основе индия-галлия-нитрида.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ Чтобы увеличить яркость светового потока используют различные присадки или применяют метод многослойности, когда слой чистого нитрида алюминия размещают между полупроводниками. В результате образования в одном кристаллике нескольких электронно-дырочных (p-n) переходов, яркость его свечения возрастает.

Различают два типа светодиодов: для индикации и освещения. Первые используют для индикации включения в сеть различных приборов, а также как источники декоративной подсветки. Они представляют собой цветные диоды, помещенные в просвечивающийся корпус, каждый из них имеет четыре вывода. Приборы, излучающие инфракрасный свет, используют в устройствах для удаленного управления приборами (пульт ДУ).

В области освещения используют светодиоды, излучающие белый свет. По цвету различают светодиоды с холодным белым, нейтральным белым и теплым белым свечением. Существует классификация применяемых для освещения светодиодов по способу монтажа. Маркировка светодиода SMD означает, что прибор состоит из алюминиевой или медной подложки, на которой размещен кристаллик диода. Сама подложка располагается в корпусе, контакты которого соединены с контактами светодиода.

Применение светодиодной подсветки в интерьере кухни

Другой тип светодиодов обозначается OCB. В таком приборе на одной плате размещается множество кристаллов, покрытых люминофором. Благодаря такой конструкции достигается большая яркость свечения. Такую технологию используют при производстве светодиодных ламп с большим световым потоком на относительно малой площади. В свою очередь это делает производство светодиодных ламп наиболее доступным и недорогим.

Обратите внимание! Сравнивая лампы на SMD и COB светодиодах можно отметить, что первые поддаются ремонту путем замены вышедшего из строя светодиода. Если не работает лампа на COB светодиодах, придется менять всю плату с диодами.

Характеристики светодиодов

Выбирая для освещения подходящую светодиодную лампу, следует учитывать параметры светодиодов.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ К ним относят напряжение питания, мощность, рабочий ток, эффективность (светоотдача), температуру свечения (цвет), угол излучения, размеры, срок деградации. Зная основные параметры, можно будет без труда выбрать приборы для получения того или иного результата освещенности.

LED-технологии используются в оформлении табло аэропортов и вокзалов

Величина тока потребления светодиода

Как правило, для обычных светодиодов предусмотрена сила тока величиной 0,02А. Однако бывают светодиоды, рассчитанные на 0,08А. К таким светодиодам относят более мощные приборы, в устройстве которых задействованы четыре кристалла. Они располагаются в одном корпусе. Так как каждый из кристаллов потребляет по 0,02А, в сумме один прибор будет потреблять 0,08А.

Стабильность работы светодиодных приборов зависит от величины тока. Даже незначительное увеличение силы тока способствует снижению интенсивности излучения (старению) кристалла и увеличению цветовой температуры. Это в конечном результате приводит к тому, что светодиоды начинают отливать синим цветом и преждевременно выходят из строя. А если показатель силы тока увеличивается существенно, светодиод сразу перегорает.

Чтобы ограничить потребляемый ток, в конструкциях LED-ламп и светильников предусмотрены стабилизаторы тока для светодиодов (драйверы). Они преобразуют ток, доводя его до нужной светодиодам величины. В случае, когда требуется подключить отдельный светодиод к сети, нужно использовать токоограничительные резисторы. Расчет сопротивления резистора для светодиода выполняют с учетом его конкретных характеристик.

Полезный совет! Чтобы правильно подобрать резистор, можно воспользоваться калькулятором расчета резистора для светодиода, размещенным в сети интернет.

Светодиодная гирлянда может использоваться в качестве декора помещения

Напряжение светодиодов

Как узнать напряжение светодиодов? Дело в том, что параметра напряжения питания как такового у светодиодов нет.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ Вместо этого используется характеристика падения напряжения на светодиоде, что означает величину напряжения на выходе светодиода при прохождении через него номинального тока. Значение напряжения, указанное на упаковке, отражает как раз падение напряжения. Зная эту величину, можно определить оставшееся на кристалле напряжение. Именно это значение берется во внимание при расчетах.

Учитывая применение различных полупроводников для светодиодов, напряжение у каждого из них может быть разным. Как узнать, на сколько Вольт светодиод? Определить можно по цвету свечения приборов. Например, для синих, зеленых и белых кристаллов напряжение составляет около 3В, для желтых и красных – от 1,8 до 2,4В.

При использовании параллельного подключения светодиодов идентичного номинала с величиной напряжения в 2В можно столкнуться со следующим: в результате разброса параметров одни излучающие диоды выйдут из строя (сгорят), а другие будут очень слабо светиться. Это произойдет ввиду того, что при увеличении напряжения даже на 0,1В наблюдается увеличение силы тока, проходящего через светодиод, в 1,5 раза. Поэтому так важно следить, чтобы ток соответствовал номиналу светодиода.

100Вт лампы накаливания эквивалентно 12-12,5Вт LED-светильника

Светоотдача, угол свечения и мощность светодиодов

Сравнение светового потока диодов с другими источниками света проводят, учитывая силу издаваемого ими излучения. Приборы размером около 5 мм в диаметре дают от 1 до 5 лм света. В то время как световой поток лампы накаливания в 100Вт составляет 1000 лм. Но при сопоставлении необходимо учитывать, что у обычной лампы свет рассеянный, а у светодиода – направленный. Поэтому необходимо принимать во внимание угол рассеивания светодиодов.

Угол рассеивания разных светодиодов может составлять от 20 до 120 градусов. При освещении светодиоды дают более яркий свет по центру и снижают освещенность к краям угла рассеивания. Таким образом, светодиоды лучше освещают конкретное пространство, используя при этом меньше мощности.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ Однако если требуется увеличить площадь освещенности, в конструкции светильника используют рассеивающие линзы.

Как определить мощность светодиодов? Чтобы определить мощность светодиодной лампы, требующейся для замены лампы накаливания, необходимо применять коэффициент, равный 8. Так, заменить обычную лампу мощностью 100Вт можно светодиодным прибором мощностью не менее 12,5Вт (100Вт/8). Для удобства можно воспользоваться данными таблицы соответствия мощности ламп накаливания и LED-источников света:

Мощность лампы накаливания, ВтСоответствующая мощность светодиодного светильника, Вт
10012-12,5
7510
607,5-8
405
253

При использовании светодиодов для освещения очень важен показатель эффективности, который определяется отношением светового потока (лм) к мощности (Вт). Сопоставляя эти параметры у разных источников света, получаем, что эффективность лампы накаливания составляет 10-12 лм/Вт, люминесцентной – 35-40 лм/Вт, светодиодной – 130-140 лм/Вт.

Цветовая температура LED-источников

Одним из важных параметров светодиодных источников является температура свечения. Единицы измерения этой величины – градусы Кельвина (К). Следует отметить, что все источники света по температуре свечения разделяют на три класса, среди которых теплый белый имеет цветовую температуру менее 3300 К, дневной белый – от 3300 до 5300 К и холодный белый свыше 5300 К.

Обратите внимание! Комфортное восприятие человеческим глазом светодиодного излучения непосредственно зависит от цветовой температуры LED-источника.

Цветовая температура обычно указывается на маркировке светодиодных ламп. Она обозначается четырехзначным числом и буквой К. Выбор LED-ламп с определенной цветовой температурой напрямую зависит от особенностей применения ее для освещения.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ Предложенная ниже таблица отображает варианты использования светодиодных источников с разной температурой свечения:

Цвет свечения светодиодовЦветовая температура, КВарианты использования в освещении
БелыйТеплый2700-3500Освещение бытовых и офисных помещений как наиболее подходящий аналог лампы накаливания
Нейтральный (дневной)3500-5300Отличная цветопередача таких ламп позволяет применять их для освещения рабочих мест на производстве
Холодныйсвыше 5300Используется в основном для освещения улиц, а также применяется в устройстве ручных фонарей
Красный1800Как источник декоративной и фито-подсветки
ЗеленыйПодсветка поверхностей в интерьере, фито-подсветка
Желтый3300Световое оформление интерьеров
Синий7500Подсветка поверхностей в интерьере, фито-подсветка

Волновая природа цвета позволяет выразить цветовую температуру светодиодов, используя длину волны. Маркировка некоторых светодиодных приборов отражает цветовую температуру именно в виде интервала различных длин волн. Длина волны имеет обозначение λ и измеряется в нанометрах (нм).

Типоразмеры SMD светодиодов и их характеристики

Учитывая размер SMD светодиодов, приборы классифицируются в группы с различными характеристиками. Наиболее популярные светодиоды с типоразмерами 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 и 5630. Характеристики SMD светодиодов в зависимости от размеров рознятся. Так, разные типы SMD светодиодов отличаются по яркости, цветовой температуре, мощности. В маркировке светодиодов первые две цифры показывают длину и ширину прибора.

Светодиоды SMD 5630 на LED-ленте

Основные параметры светодиодов SMD 2835

К основным характеристикам SMD светодиодов 2835 относят увеличенную площадь излучения.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ В сравнении с прибором SMD 3528, который имеет круглую рабочую поверхность, площадь излучения SMD 2835 имеет прямоугольную форму, что способствует большей светоотдаче при меньшей высоте элемента (около 0,8 мм). Световой поток такого прибора составляет 50 лм.

Корпус светодиодов SMD 2835 выполнен из термостойкого полимера и может выдерживать температуру до 240°С. Следует отметить, что деградация излучения в этих элементах составляет менее 5% в течение 3000 часов функционирования. Кроме того, прибор имеет достаточно низкое тепловое сопротивление перехода кристалл-подложка (4 С/Вт). Рабочий ток в максимальном значении – 0,18А, температура кристалла – 130°С.

По цвету свечения выделяют теплый белый с температурой свечения 4000 К, дневной белый – 4800 К, чистый белый – от 5000 до 5800 К и холодный белый с цветовой температурой 6500-7500 К. Стоит отметить, что максимальная величина светового потока у приборов с холодным белым свечением, минимальная – у светодиодов теплого белого цвета. В конструкции прибора увеличены контактные площадки, что способствует лучшему отводу тепла.

Полезный совет! Светодиоды SMD 2835 могут быть использованы для любого типа монтажа.

Размеры светодиода SMD 2835

Характеристики светодиодов SMD 5050

В конструкции корпуса SMD 5050 размещены три однотипных светодиода. LED источники синего, красного и зеленого цвета имеют технические характеристики, аналогичные кристаллам SMD 3528. Значение рабочего тока каждого из трех светодиодов составляет 0,02А, следовательно суммарная величина тока всего прибора 0,06А. Для того, чтобы светодиоды не вышли из строя, рекомендуется не превышать эту величину.

LED приборы SMD 5050 имеют прямое напряжение величиной 3-3,3В и светоотдачу (сетевой поток) 18-21 лм. Мощность одного светодиода складывается из трех величин мощности каждого кристалла (0,7Вт) и составляет 0,21Вт. Цвет свечения, испускаемый приборами, может быть белым во всех оттенках, зеленым, синим, желтым и многоцветным.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ

Близкое расположение светодиодов разных цветов в одном корпусе SMD 5050 позволило реализовать многоцветные светодиоды с отдельным управлением каждым цветом. Для регулирования светильников с использованием светодиодов SMD 5050 используют контроллеры, благодаря чему цвет свечения можно плавно изменять от одного к другому через заданное количество времени. Обычно такие приборы имеют несколько режимов управления и могут регулировать яркость свечения светодиодов.

Размеры светодиода SMD 5050

Типовые характеристики светодиода SMD 5730

Светодиоды SMD 5730 – современные представители LED-приборов, корпус которых имеет геометрические размеры 5,7х3 мм. Они относятся к сверхярким светодиодам, характеристики которых стабильны и качественно отличаются от параметров предшественников. Изготовленные с применением новых материалов, эти светодиоды отличаются повышенной мощностью и высокоэффективным световым потоком. Кроме того, они могут работать в условиях повышенной влажности, устойчивы к перепадам температур и вибрации, имеют длительный срок службы.

Существует две разновидности приборов: SMD 5730-0,5 с мощностью 0,5Вт и SMD 5730-1 с мощностью 1Вт. Отличительной особенностью приборов является возможность их функционирования на импульсном токе. Величина номинального тока  SMD 5730-0,5 составляет 0,15А, при импульсной работе прибор может выдерживать силу тока до 0,18А. Данный тип светодиодов обеспечивает световой поток до 45 лм.

Светодиоды SMD 5730-1 работают на постоянном токе 0,35А, при импульсном режиме – до 0,8А. Эффективность светоотдачи такого прибора может составить до 110 лм. Благодаря термостойкому полимеру, корпус прибора выдерживает температуру до 250°С. Угол рассеивания обоих типов SMD 5730 равен 120 градусам. Степень деградации светового потока составляет менее 1% при работе в течение 3000 часов.

Размеры светодиода SMD 5730

Характеристики светодиодов Cree

Компания Cree (США) занимается разработкой и выпуском сверхъярких и самых мощных светодиодов.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ Одна из групп светодиодов Cree представлена серией приборов Xlamp, которые делятся на однокристальные и многокристальные. Одной из особенностей однокристальных источников является распределение излучения по краям прибора. Это инновация позволила выпускать светильники с большим углом свечения, используя минимальное количество кристаллов.

В серии LED-источников XQ-E High Intensity угол свечения составляет от 100 до 145 градусов. Имея небольшие геометрические размеры 1,6х1,6 мм, мощность сверхярких светодиодов – 3 Вольта, а световой поток – 330 лм. Это одна из новейших разработок компании Cree. Все светодиоды, конструкция которых разработана на базе одного кристалла, имеют качественную цветопередачу в пределах CRE 70-90.

Статья по теме:

Как сделать или починить LED-гирлянду самостоятельно. Цены и основные характеристики наиболее популярных моделей.

Компания Cree выпустила несколько вариантов многокристальных LED-приборов с новейшими типами питания от 6 до 72 Вольт. Многокристальные светодиоды делятся на три группы, в которые входят приборы с высоким напряжением, мощностью до 4Вт и выше 4Вт. В источниках до 4Вт собраны 6 кристаллов в корпусе типа MX и ML. Угол рассеивания составляет 120 градусов. Купить светодиоды Cree такого типа можно с белым теплым и холодным цветом свечения.

Полезный совет! Несмотря на высокую надежность и качество света, купить мощные светодиоды серии MX и ML можно по относительно небольшой цене.

В группу свыше 4Вт входят светодиоды из нескольких кристаллов. Самыми габаритными в группе являются приборы мощностью 25Вт, представленные серией MT-G. Новинка компании – светодиоды модели XHP. Один из крупных LED-приборов имеет корпус 7х7 мм, его мощность 12Вт, светоотдача 1710 лм. Светодиоды с высоким напряжением питания объединяют в себе небольшие габариты и высокую светоотдачу.

LED-лампы серии XQ-E High Intensity производителя Cree (США)

Схемы подключения светодиодов

Существуют определенные правила подключения светодиодов.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ Беря во внимание, что проходящий через прибор ток движется только в одном направлении, для длительного и стабильного функционирования LED-приборов важно учитывать не только определенное напряжение, но и оптимальную величину тока.

Схема подключения светодиода к сети 220В

В зависимости от используемого источника питания, различают два вида схем подключения светодиодов к 220В. В одном из случаев используется драйвер с ограниченным током, во втором – специальный блок питания, стабилизирующий напряжение. Первый вариант учитывает использование специального источника с определенной силой тока. Резистор в данной схеме не требуется, а количество подключаемых светодиодов ограничивается мощностью драйвера.

Для обозначения светодиодов на схеме используются пиктограммы двух видов. Над каждым схематическим их изображением находятся две небольшие параллельные стрелочки, направленные вверх. Они символизируют яркое свечение LED-прибора. Перед тем как подключить светодиод к 220В используя блок питания, необходимо в схему включить резистор. Если это условие не выполнить, это приведет к тому, что рабочий ресурс светодиода существенно сократится или он попросту выйдет из строя.

Схема подключения светодиодов к сети 220В с использованием гасящего конденсатора С1

Если при подключении использовать блок питания, то стабильным в схеме будет лишь напряжение. Учитывая незначительное внутреннее сопротивление LED-прибора, включение его без ограничителя тока приведет к сгоранию прибора. Именно поэтому в схему включения светодиода вводят соответствующий резистор. Следует отметить, что резисторы бывают с разным номиналом, поэтому их следует правильно рассчитывать.

Полезный совет! Негативным моментом схем включения светодиода в сеть 220 Вольт с использованием резистора становится рассеивание большой мощности, когда требуется подключить нагрузку с повышенным потреблением тока. В этом случае резистор заменяют гасящим конденсатором.

Как рассчитать сопротивление для светодиода

При расчете сопротивления для светодиода руководствуются формулой:

U = IхR,

где U – напряжение, I – сила тока, R – сопротивление (закон Ома).Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ Допустим, необходимо подключить светодиод с такими параметрами: 3В – напряжение и 0,02А – сила тока. Чтобы при подключении светодиода к 5 Вольтам на блоке питания он не вышел из строя, надо убрать лишние 2В (5-3 = 2В). Для этого необходимо включить в схему резистор с определенным сопротивлением, которое рассчитывается с помощью закона Ома:

R = U/I.

Резисторы с различными значениями сопротивления

Таким образом, отношение 2В к 0,02А составит 100 Ом, т.е. именно такой необходим резистор.

Очень часто бывает, что учитывая параметры светодиодов, сопротивление резистора имеет нестандартное для прибора значение. Такие ограничители тока нельзя отыскать в точках продажи, например, 128 или 112,8 Ом. Тогда следует использовать резисторы, сопротивление которых имеет ближайшее большее значение по сравнению с расчетным. При этом светодиоды будут функционировать не в полную силу, а лишь на 90-97%, но это будет незаметно для глаза и положительно отразится на ресурсе прибора.

В интернете представлено множество вариантов калькуляторов расчетов светодиодов. Они учитывают основные параметры: падение напряжения, номинальный ток, напряжение на выходе, количество приборов в цепи. Задав в поле формы параметры LED-приборов и источников тока, можно узнать соответствующие характеристики резисторов. Для определения сопротивления маркированных цветом токоограничителей также существуют онлайн расчеты резисторов для светодиодов.

Схемы параллельного и последовательного подключения светодиодов

При сборке конструкций из нескольких LED-приборов используют схемы включения светодиодов в сеть 220 Вольт с последовательным или параллельным соединением. При этом для корректного подключения следует учитывать, что при последовательном включении светодиодов требуемое напряжение представляет собой сумму падений напряжений каждого прибора. В то время как при параллельном включении светодиодов складывается сила тока.

Схемы параллельного подключения светодиодов.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ В варианте 1 на каждую цепь диодов используется отдельный резистор, в варианте 2 — один общий для всех цепей

Если в схемах используются LED-приборы с разными параметрами, то для стабильной работы необходимо рассчитать резистор для каждого светодиода отдельно. Следует отметить, что двух совершенно одинаковых светодиодов не существует. Даже приборы одной модели имеют незначительные отличия в параметрах. Это приводит к тому, что при подключении большого их количества в последовательную или параллельную схему с одним резистором, они могут быстро деградировать и выйти из строя.

Обратите внимание! При использовании одного резистора в параллельной или последовательной схеме можно подключать лишь LED-приборы с идентичными характеристиками.

Расхождение в параметрах при параллельном подключении нескольких светодиодов, допустим 4-5 шт., не повлияет на работу приборов. А если в такую схему подключить много светодиодов – это будет плохим решением. Даже если LED-источники имеют незначительный разброс характеристик, это приведет к тому, что некоторые приборы будут излучать яркий свет и быстро сгорят, а другие – будут слабо светиться.  Поэтому при параллельном подключении следует всегда использовать отдельный резистор для каждого прибора.

Что касается последовательного соединения, то здесь имеет место экономное потребление, так как вся цепь расходует количество тока, равное потреблению одного светодиода. При параллельной схеме, потребление составляет сумму расходования всех включенных в схему LED-источников, включенных в схему.

Схема последовательного подключения светодиодов

Как подключить светодиоды к 12 Вольтам

В конструкции некоторых приборов резисторы предусмотрены еще на этапе изготовления, что дает возможность подключения светодиодов к 12 Вольт или 5 Вольт. Однако такие приборы не всегда можно найти в продаже. Поэтому в схеме подключения светодиодов к 12 вольт предусматривают ограничитель тока. Первым делом необходимо выяснить характеристики подключаемых светодиодов.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ

Такой параметр, как прямое падение напряжения у типовых LED-приборов составляет около 2В. Номинальный ток у этих светодиодов соответствует 0,02А. Если требуется подключить такой светодиод к 12В, то «лишние» 10В (12 минус 2) необходимо погасить ограничительным резистором. С помощью закона Ома можно рассчитать для него сопротивление. Получим, что 10/0,02 = 500 (Ом). Таким образом, необходим резистор с номиналом 510 Ом, который является ближайшим по ряду электронных компонентов Е24.

Чтобы такая схема работала стабильно, требуется еще вычислить мощность ограничителя. Используя формулу, исходя из которой мощность равна произведению напряжения и тока, рассчитываем ее значение. Напряжение величиной 10В умножаем на ток 0,02А и получаем 0,2Вт. Таким образом, необходим резистор, стандартный номинал мощности которого составляет 0,25Вт.

Схема подключения RGB светодиодной ленты к 12В

Если в схему необходимо включить два LED-прибора, то следует учитывать, что напряжение падающее на них, будет составлять уже 4В. Соответственно для резистора останется погасить уже не 10В, а 8В. Следовательно, дальнейший расчет сопротивления и мощности резистора делается на основании этого значения. Расположение резистора в схеме можно предусмотреть в любом месте: со стороны анода, катода, между светодиодами.

Как проверить светодиод мультиметром

Один из способов проверки рабочего состояния светодиодов – тестирование мультиметром. Таким прибором можно диагностировать светодиоды любого исполнения. Перед тем как проверить светодиод тестером, переключатель прибора устанавливают в режиме «прозвонки», а щупы прикладывают к выводам. При замыкании красного щупа на анод, а черного на катод, кристалл должен излучать свет. Если поменять полярность, на дисплее прибора должна отображаться показание «1».

Полезный совет! Перед тем как проверить светодиод на работоспособность, рекомендуется приглушить основное освещение, так как при тестировании ток очень низкий и светодиод будет излучать свет так слабо, что при нормальном освещении этого можно не заметить.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ

Схема проверки светодиода с помощью цифрового мультиметра

Тестирование LED-приборов можно произвести, не используя щупы. Для этого в отверстия, расположенные в нижнем углу прибора, анод вставляют в отверстие с символом «Е», а катод – с указателем «С». Если светодиод в рабочем состоянии – он должен засветиться. Этот метод тестирования подходит для светодиодов с достаточно длинными контактами, очищенными от припоя. Положение переключателя при таком способе проверки не имеет значения.

Как проверить светодиоды мультиметром, не выпаивая? Для этого необходимо припаять к щупам тестера кусочки от обычной скрепки. В качестве изоляции подойдет текстолитовая прокладка, которая укладывается между проводами, после чего обрабатывается изолентой. На выходе получается своеобразный переходник для подключения щупов. Скрепки хорошо пружинят и надежно фиксируются в разъемах. В таком виде можно подключить щупы к светодиодам, не выпаивая их из схемы.

Что можно сделать из светодиодов своими руками

Многие радиолюбители практикуют сборку различных конструкций из светодиодов своими руками. Собранные самостоятельно изделия не уступают по качеству, а иногда и превосходят аналоги производственного изготовления. Это могут быть цветомузыкальные устройства, мигающие конструкции светодиодов, бегущие огни на светодиодах своими руками и многое другое.

Использование светодиодов в создании сценических костюмов

Сборка стабилизатора тока для светодиодов своими руками

Чтобы ресурс светодиода не выработался раньше положенного срока, необходимо чтобы ток, протекающий через него, имел стабильное значение. Известно, что светодиоды красного, желтого и зеленого цвета могут справляться с повышенной нагрузкой по току. В то время как сине-зеленые и белые LED-источники даже при небольшой перегрузке сгорают за 2 часа. Таким образом, для нормальной работы светодиода необходимо решить вопрос с его питанием.

Если собрать цепочку из последовательно или параллельно соединенных светодиодов, то обеспечить им идентичное излучение можно в том случае, если ток, проходящий через них, будет иметь одинаковую силу.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ Кроме того, импульсы обратного тока могут негативно повлиять на ресурс LED-источников. Чтобы такого не произошло, необходимо включить в схему стабилизатор тока для светодиодов.

Качественные признаки светодиодных светильников зависят от применяемого драйвера – устройства, которое преобразует напряжение в стабилизированный ток с конкретным значением. Многие радиолюбители собирают схему питания светодиодов от 220В своими руками на базе микросхемы LM317. Элементы для такой электронной схемы имеют небольшую стоимость и такой стабилизатор легко сконструировать.

Схема подключения мощного светодиода с использованием интегрального стабилизатора напряжения LM317

При использовании стабилизатора тока на LM317 для светодиодов регулируют ток в пределах 1А. Выпрямитель на базе LM317L стабилизирует ток до 0,1А. В схеме устройства используют всего лишь один резистор. Его рассчитывают посредством онлайн калькулятора сопротивления для светодиода. Для питания подойдут имеющиеся подручные устройства: блоки питания от принтера, ноутбука или другой бытовой электроники. Более сложные схемы собирать самостоятельно не выгодно, так как их проще приобрести в готовом виде.

ДХО из светодиодов своими руками

Применение на автомобилях дневных ходовых огней (ДХО) заметно повышает видимость автомобиля в светлое время другими участниками дорожного движения. Многие автолюбители практикуют самостоятельную сборку ДХО с использованием светодиодов. Один из вариантов – устройство ДХО из 5-7 светодиодов мощностью 1Вт и 3Вт на каждый блок. Если использовать менее мощные LED-источники, световой поток не будет соответствовать нормативам для таких огней.

Полезный совет! При изготовлении ДХО своими руками, учитывайте требования ГОСТа: световой поток 400-800 Кд, угол свечения в горизонтальной плоскости – 55 градусов, в вертикальной – 25 градусов, площадь – 40 см².

Дневные ходовые огни улучшают видимость автомобиля на дороге

Для основания можно использовать плату из алюминиевого профиля с площадками для крепления светодиодов.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ Светодиоды фиксируются на плате с помощью теплопроводного клеящего состава. В соответствии с типом LED-источников подбирается оптика. В данном случае подойдут линзы с углом свечения 35 градусов. Линзы устанавливаются на каждый светодиод отдельно. Провода выводятся в любую удобную сторону.

Далее изготавливается корпус для ДХО, служащий одновременно и радиатором. Для этого можно использовать П-образный профиль. Готовый светодиодный модуль располагают внутри профиля, закрепив его на винтах. Все свободное пространство можно залить прозрачным герметиком на силиконовой основе, оставив на поверхности только линзы. Такое покрытие будет служить в качестве влагозащиты.

Подключение ДХО к питанию производится с обязательным использованием резистора, сопротивление которого предварительно просчитывается и проверяется. Способы подключения могут быть разными, учитывая модель автомобиля. Схемы подключения можно отыскать в сети интернет.

Схема подключения ДХО с блоком управления

Как сделать, чтобы светодиоды мигали

Наиболее популярными мигающими светодиодами, купить которые можно в готовом виде, являются приборы, регулируемые уровнем потенциала. Мигание кристалла происходит за счет изменения питания на выводах прибора. Так, двухцветный красно-зеленый LED-прибор излучает свет в зависимости от направления проходящего по нему тока. Эффект мигания в RGB-светодиоде достигается подключением трех выводов для отдельного управления к конкретной системе регулирования.

Но можно сделать мигающим и обычный одноцветный светодиод, имея в арсенале минимум электронных компонентов. Перед тем как сделать мигающий светодиод, необходимо выбрать работающую схему, которая будет простой и надежной. Можно использовать схему мигающего светодиода, которая будет запитана от источника с напряжением 12В.

Схема состоит из транзистора небольшой мощности Q1 (подойдет кремниевый высокочастотный КТЗ 315 или его аналоги), резистора R1 820-1000 Ом, 16-вольтового конденсатора С1 емкостью 470 мкФ и LED-источника.Светодиоды сколько вольт: Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ При включении схемы конденсатор заряжается до 9-10В, после этого транзистор на миг открывается и отдает накопленную энергию светодиоду, который начинает мигать. Данную схему можно реализовать только в случае питания от источника 12В.

Мигание светодиодов используется, например, в елочной гирлянде

Можно собрать более усовершенствованную схему, которая работает по аналогии с транзисторным мультивибратором. В схему входят транзисторы КТЗ 102 (2 шт.), резисторы R1 и R4 по 300 Ом каждый, чтобы ограничить ток, резисторы R2 и R3 по 27000 Ом, чтобы задавать ток базы транзисторов, 16-вольтовые полярные конденсаторы (2 шт. емкостью 10 мкФ) и два LED-источника. Данная схема питается от источника постоянного напряжения 5В.

Схема работает по принципу «пары Дарлингтона»: конденсаторы С1 и С2 попеременно заряжаются и разряжаются, что служит причиной открывания конкретного транзистора. Когда один транзистор отдает энергию С1, загорается один светодиод. Далее плавно заряжается С2, а ток базы VT1 снижается, что приводит к закрытию VT1 и открытию VT2 и загорается другой светодиод.

Полезный совет! Если использовать напряжение питания свыше 5В, потребуется применить резисторы с другим номиналом, чтобы исключить выход из строя светодиодов.

Схема вспышек на светодиоде

Сборка цветомузыки на светодиодах своими руками

Чтобы реализовать достаточно сложные схемы цветомузыки на светодиодах своими руками, необходимо сначала разобраться, как работает простейшая схема цветомузыки. Она состоит из одного транзистора, резистора и LED-прибора. Такую схему можно запитать от источника с номиналом от 6 до 12В. Функционирование схемы происходит за счет каскадного усиления с общим излучателем (эмиттером).

На базу VT1 поступает сигнал с изменяющейся амплитудой и частотой. В том случае, когда колебания сигнала превышают заданный порог, транзистор открывается и загорается светодиод. Минусом данной схемы является зависимость мигания от степени  звукового сигнала. Таким образом эффект цветомузыки будет проявляться только при определенной степени громкости звука. Если звук увеличить. светодиод будет все время гореть, а при уменьшении – чуть вспыхивать.

Чтобы добиться полноценного эффекта, используют схему цветомузыки на светодиодах с разбивкой диапазона звука на три части. Схема с трехканальным преобразователем звука питается от источника напряжением 9В. Огромное количество схем цветомузыки можно найти в интернете на различных форумах радиолюбителей. Это могут быть схемы цветомузыки с использованием одноцветной ленты, RGB-светодиодной ленты, а также схемы плавного включения и выключения светодиодов. Так же в сети можно отыскать схемы бегущих огней на светодиодах.

Схема для сборки цветомузыки своими руками

Конструкция индикатора напряжения на светодиодах своими руками

Схема индикатора напряжения включает резистор R1 (переменное сопротивление 10 кОм), резисторы R1, R2 (1кОм), два транзистора VT1 КТ315Б, VT2 КТ361Б, три светодиода – HL1, HL2 (красные), HLЗ (зеленый). X1, X2 – 6-вольтовые источники питания. В данной схеме рекомендуется использовать LED-приборы с напряжением 1,5В.

Алгоритм работы самодельного светодиодного индикатора напряжения представляет собой следующее: когда подается напряжение, светится центральный LED-источник зеленого цвета. В случае падения напряжения, включается светодиод красного цвета, расположенный слева. Увеличение напряжения заставляет светиться красный светодиод, размещенный справа. При среднем положении резистора все транзисторы будут в закрытом положении, и напряжение поступит лишь на центральный зеленый светодиод.

Открытие транзистора VT1 происходит, когда ползунок резистора передвигают вверх, тем самым повышая напряжение. В этом случае поступление напряжения на HL3 прекращается, и оно подается на HL1. При перемещении ползунка вниз (понижение напряжение) происходит закрытие транзистора VT1 и открытие VT2, что даст питание светодиоду HL2. С незначительной задержкой LED HL1 погаснет, HL3 один раз мелькнет и засветится HL2.

Схема сборки индикатора напряжения на светодиодах своими руками

Такую схему можно собрать, используя радиодетали от устаревшей техники. Некоторые собирают ее на текстолитовой плате, соблюдая масштаб 1:1 c размерами деталей, чтобы все элементы могли разместиться на плате.

Безграничный потенциал LED-освещения дает возможность самостоятельно конструировать из светодиодов различные светотехнические приборы с отличными характеристиками и достаточно низкой стоимостью.

Питание светодиодов, блок питания для светодиодов

Постоянные читатели часто интересуются, как правильно сделать питание для светодиодов, чтобы срок службы был максимален. Особенно это актуально для led  неизвестного производства с плохими техническими характеристиками или завышенными.

По внешнему виду и параметрам  невозможно определить качество. Частенько приходится рассказывать как рассчитать блок питания для светодиодов, какой лучше купить или сделать своими руками. В основном рекомендую купить готовый, любая схема после сборки требует проверки и настройки.



Содержание

  • 1. Основные типы
  • 2. Как сделать расчёт
  • 3. Калькулятор для расчёта
  • 4. Подключение в автомобиле
  • 5. Напряжения питания светодиодов
  • 6. Подключение от 12В
  • 7. Подключение от 1,5В
  • 8. Как рассчитать драйвер
  • 9. Низковольтное от 9В до 50В
  • 10. Встроенный драйвер, хит 2016
  • 11. Характеристики

Основные типы

Светодиод – это полупроводниковый электронный элемент, с низким внутренним сопротивлением. Если подать на него стабилизированное напряжение, например 3V, через него пойдёт большой ток, например 4 Ампера, вместо требуемого 1А. Мощность на нём составит 12W, у него сгорят тонкие проводники, которыми подключен кристалл. Проводники отлично видно на цветных и RGB диодах, потому что на них нет жёлтого люминофора.

Если блок питания для светодиодов  12V со стабилизированным напряжением, то для ограничения тока последовательно устанавливают резистор. Недостатком такого подключения будет более высокое потребление энергии, резистор тоже потребляет некоторую энергию. Для светодиодных аккумуляторных фонарей на 1,5В применять такую схему нерационально. Количество вольт на батарейке быстро снижается, соответственно будет падать яркость.  И без повышения минимум до 3В диод не заработает.

Этих недостатков  лишены специализированные светодиодные драйвера на ШИМ контроллерах. При изменениях напряжения  ток остаётся постоянным.

Как сделать расчёт

Чтобы рассчитать блок питания для светодиодов необходимо учитывать 2 основных параметра:

  1. номинальная потребляемая мощность или желаемая;
  2. напряжение падения.

Суммарное энергопотреблением подключаемой электрической цепи не должно превышать  мощности блока.

Падения напряжения зависит от того, какой свет излучает лед чип. Я рекомендую покупать фирменные LED, типа Bridgelux, разброс параметров у них минимальный. Они гарантированно держат заявленные характеристики и имеют запас по ним. Если покупаете на китайском базаре, типа Aliexpress, то не надейтесь на чудо, в 90% вас обманут и пришлют барахло с параметрами в 2-5 раз хуже. Это многократно проверяли мои коллеги, которые заказывали недорогие LED 5730 иногда по 10 раз. Получали они SMD5730 на 0,1W, вместо 0,5W. Это определяли по вольтамперной-характеристике.

Пример различной яркости кристаллов

К тому же у дешевых разброс параметров очень большой. Что бы  это определить в домашних условиях своими руками, подключите их последовательно 5-10 штук. Регулирую количество вольт, добейтесь чтобы они слегка светились. Вы увидите, что часть светит ярче, часть едва заметно. Поэтому некоторые в номинальном рабочем режиме будут греться сильнее, другие меньше. Мощность будет на них разная, поэтому самые нагруженные выйдут из строя раньше остальных.

Калькулятор для расчёта

Для удобства читателей опубликовал онлайн калькулятор для расчёта резистора для светодиодов при подключении к стабильному напряжению.

Калькулятор учитывает 4 параметра:

  • количество вольт на выходе;
  • снижение напряжения на одном LED;
  • номинальный рабочий ток;
  • количество LED в цепи.

Подключение в автомобиле

..

При заведенном двигателе бывает в среднем 13,5В — 14,5В, при заглушенном12В — 12,5В. Особые требования при включении в автомобильный прикуриватель или бортовую сеть. Кратковременные скачки могут быть до 30В. Если у вас используется токоограничивающее сопротивление, то сила тока возрастает прямо пропорционально повышению напряжению питания светодиодов. По этой причине лучше ставить стабилизатор на микросхеме.

Недостатком использования светодиодных драйверов в авто может быть появление помех на радио в УКВ диапазоне. ШИМ контроллер работает на высоких частотах и будет давать помехи на ваш радиоприёмник. Можно попробовать заменить на другой или линейный типа стабилизатор тока LM317 для светодиодов. Иногда помогает экранирование металлом и размещение подальше от головного устройства авто.

Напряжения питания светодиодов

Из таблиц видно, для маломощных на 1W, 3W этот показатель  2В для красного, желтого цвета, оранжевого. Для белого , синего, зелёного он от 3,2В до 3,4В. Для мощных от 7В до 34В. Эти циферки придется использовать для расчётов.

Таблица для LED на 1W, 3W, 5W

Таблица для мощных светодиодов 10W, 20W, 30W, 50W, 100W

Подключение от 12В

Одно из самых распространенных напряжений это 12 Вольт, они присутствуют в бытовой  технике, в автомобиле и автомобильной электронике. Используя 12V можно полноценно подключить 3 лед диода. Примером служит светодиодная лента на 12V, в которой 3 штуки и резистор подключены последовательно.

Пример на диоде 1W,  его номинальный ток 300мА.

  • Если на одном LED падает 3,2В, то для 3шт получится 9,6В;
  • на резисторе будет 12В – 9,6В = 2,4В;
  • 2,4 / 0,3 = 8 Ом номинал нужного сопротивления;
  • 2,4 * 0,3 = 0,72W будет рассеиваться на резисторе;
  • 1W + 1W + 1W + 0,72 = 3,72W полное энергопотребление всей цепи.

Аналогичным образом можно вычислить и для другого количества элементов в цепи.

Подключение от 1,5В

Источник питания для светодиодов может быть и простой пальчиковой батарейкой на 1,5В. Для LED диода требуется обычно минимум 3V, без стабилизатора тут никак не обойтись. Такие специализированные светодиодные драйвера используются в  ручных фонариках на Cree Q5 и Cree XML T6. Миниатюрная микросхема повышает количество вольт до 3V и стабилизирует  700мА. Включение от 1.5 вольт при помощи токоограничивающего сопротивления невозможно. Если применить две  батареи на  1.5 вольт, соединив их последовательно, получим 3В. Но батарейки достаточно быстро разряжаются,  а яркость будет падать еще быстрее. При 2,5В емкости в батареях останется еще много, но диод уже практически потухнет. А светодиодный драйвер будет поддерживать номинальную яркость даже при 1В.

Обычно такие модули заказываю на Aliexpress,  у китайцев  стоят 50-100руб, в России они дороговаты.

Как рассчитать драйвер

Чтобы рассчитать драйвер питания для светодиодов со стабильным током:

  1. составьте на бумаге схему подключения;
  2. если драйвер китайский, то желательно проверить выдержит он заявленную мощность или нет;
  3. учитывайте, что для разных цветов (синий, красный, зеленый) разное падение вольт;
  4. суммарная мощность не должна быть выше, чем у источника тока.

Нарисуйте схему включения, на которой распределите элементы, если они подключены не просто последовательно, а комбинировано с параллельным соединением.

На китайском блоке питания неизвестного производителя мощность может быть значительно ниже. Они запросто  указывают максимальную пиковую мощность, а не номинальную долговременную. Проверять сложнее, надо предельно нагрузить блок питания и замерить параметры.

Для третьего пункта используйте примерные таблицы для  1W,3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W, которые приведены выше. Но больше доверяйте характеристикам, которые вам дал продавец. Для однокристальных бывает 3V, 6V, 12V.

Если энергопотребление цепи  в сумме  превысит номинальную мощность  источника питания, то ток просядет и увеличится нагрев. Он восстановится до нормального уровня, если снизить нагрузку.

Для светодиодных лент сделать расчёт очень просто. Измерьте количество Ватт на 1 метр и умножьте на количество метров. Именно измерьте, в большинстве случаем мощность завышена и вместо 14,4 Вт/м получите 7 Вт/м. Ко мне слишком часто обращаются с такой проблемой разочарованные покупатели.

Низковольтное от 9В до 50В

Кратко расскажу, что использую для включения для блоков на 12В, 19V, 24В и  для подключения к автомобильным 12В.

Чаще всего покупаю готовые модули на ШИМ микросхемах:

  1. бывают повышающие, например, на входе 12V, на выходе 22В;
  2. понижающие, например из 24В до 17В.

Не всем хочется тратить большую денежку на покупку готового прожектора для авто, светодиодного светильника или заказывать готовый драйвер. Поэтому обращаются ко мне, что бы из подручных комплектующих собрать что-нибудь приличное. Цена таких модулей начинается от 50руб до 300руб за модель на 5А с радиатором. Покупаю заранее по несколько штук, расходятся быстро.

Больше всех популярен вариант на линейной ИМС LM317T LM317, простой, надежный устаревший.

Очень популярны модели на LM2596, но она уже устарела и советую обратить внимание на более современное с хорошим КПД. Такие блоки имеют от 1 до 3 подстроечных сопротивлений, которыми можно настроить любые параметры до 30В и до 5А.

Встроенный драйвер, хит 2016

В начале 2016 года стали набирать популярность светодиодные модули и COB диоды с интегрированным драйвером. Они включаются сразу в сеть 220В, идеальный вариант для сборки светотехники своими руками. Все элементы находятся на одной теплопроводящей пластине. ШИМ контроллеры миниатюрные, благодаря хорошему контакту с системой охлаждения. Тестировать надежность и стабильность еще не приходилось, первые отзывы появятся минимум через полгода использования. Уже заказал самую дешевую и доступную модель COB на 50W. Чтобы найти такие на китайском базаре Алиэкспресс, укажите в поиске «integrated led driver».

Характеристики

Глобальная проблема, это подделка светодиодов Cree и Philips в промышленных масштабах. У китайцев для этого есть целые предприятия, внешне копируют на 95-99%, простому покупателю отличить невозможно. Самое плохое, когда такую подделку вам продают под видом оригинального Cree T6. Вы будете подключать поддельный по техническим спецификациям оригинального. Подделка имеет характеристики в среднем на 30% хуже. Меньше световой поток, ниже максимальная рабочая температура, ниже энергопотребление. Про обман вы узнаете очень не скоро, он проработает примерно в 5-10 раз меньше настоящего, особенно на двойном токе.

Недавно измерял световой поток своих фонариков на левых Cree производства  LatticeBright. Доставал всю плату с драйвером и ставил в фотометрический шар. Получилось 180-200 люмен, у оригинала 280-300лм. Без серьезного оборудования, которое преимущественно есть в лабораториях, вы не сможете измерить, соответственно узнать правду.

Иногда попадаются разогнанные диоды,  сила тока на которых на 30%-60% выше номинальной, соответственно и мощность. Недобросовестный производитель, особенно  подвально-китайский пользуется тем, что срок службы трудно измерить в часах. Ведь никто не засекает отработанное время, а когда светильник или светодиодный прожектор выйдут из строя продавца уже не найти. Да и искать бессмысленно, срок гарантии на такую продукцию дают всегда меньше периода службы.

Как узнать ток и напряжение светодиода

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

Определение тока

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

Измерение силы тока светодиода

Тестирование проводится следующим образом:

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

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

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

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

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

Мультиметр для замера силы тока и напряжения светодиода

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

Как узнать падение напряжения?

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

Теоретический метод

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

Типы и виды светодиодов

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

Цвет прибораНапряжение, В
Красный1,63–2,03
Желтый2,1–2,18
Зеленый1,9–4,0
Синий2,48–3,7
Оранжевый2,03–2,1
Инфракрасныйдо 1,9
Фиолетовый2,76–4
Белый3,5
Ультрафиолетовый3,1–4,4

Примерные характеристики светодиода можно определить по цвету его корпуса и размерам

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

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

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

Практический метод

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

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

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

Схема проверки падения напряжения на светодиоде

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

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

Все что нужно знать про светодиоды

Последнее время, в интернете на различных компьютерных форумах я замечаю людей, которые хотят применить светодиоды для моддинга, однако не обладают достаточными знаниями для этого. Вместо полезных советов, такие люди зачастую выслушивают на тех же форумах рассуждения различных дилетантов, которые не разбираются в теме, а даже самый просто вопрос порождает эпические споры с философскими рассуждениями. Большинство информация из таких тем не только не принесет никакой пользы, а зачастую может и навредит. Для того что бы снять все самые популярные вопросы и заблуждения, которые касаются применения светодиодов в моддинге, я и решил написать сей небольшой опус.

Что такое светодиоды

В последнее время ведется много разговоров о светодиодах, постоянно появляются новости о все более мощных светодиодах, новых разработках и новых товарах на основе светодиодов (стоит вспомнить хотя бы новые жк-мониторы со светодиодной подсветкой от компании Apple). Так что же такое светодиод? Светодиод – это прибор на основе полупроводника, который излучает свет при пропускании через него электрического тока. Существует большое количество различных полупроводниковых материалов из которых делают светодиоды, причем характеристики светодиодов (цвет свечения, яркость свечения и т.д.) зависят от химического состава данных материалов.

Светодиоды разных размеров, цветов и яркости

Применение светодиодов в моддинге

Светодиоды это одни из первых вещей, которые начали применять в моддинге, ведь еще в конце 1999 – начале 2000 года первые моддеры меняли в своих корпусах стоковые светодиоды наскучивших цветов на более яркие светодиоды интересных и необычных цветов. Кроме того, некоторые моддеры самостоятельно изготавливали вентиляторы со светодиодной подсветкой, светодиодные лампы подсветки для корпуса и прочие моддинг-аксессуары. С появлением оптических мышек, моддеры начали заменять в них стандартные светодиоды, а так же устанавливать дополнительные. Однако нельзя сказать что, с появлением серийных вентиляторов с подсветкой, применение светодиодов в моддинге ушло в историю, скорее оно перешло в разряд классики, как и раундинг проводов (который, как всем известно, вошел в метаболизм каждого моддера) и прорезка блоухолов. Действительно, в современных корпусах уже с завода стоят яркие светодиоды синего, белого и других цветов, но ведь мы же хотим сделать вещи уникальными и персонализированными, ведь для этого мы и занимаемся моддингом, а учитывая теперешнее распространение дешевых и мощных светодиодов, не использовать их в моддинге – грех =), посему их используют по полной программе: ими подсвечивают корпуса, клавиатуры, вентиляторы, гравировки, люминесцентные краски и так далее. Светодиоды отлично применимы там, где нужна локальная или компактная подсветка, яркая или наоборот тусклая, ими отлично подсвечивать систему водяного охлаждения и т.п.

Вентилятор со светодиодной подсветкой

гибкая LED лента

Гибкая светодиодная лампа

Светодиоды, в случае применения их в моддинге, обладают следующими преимуществами и недостатками.

Преимущества

  • Яркие и насыщенные цвета
  • Надежность (длительный срок службы)
  • Высокая эффективность
  • Практически не греются
  • Компактный размер

Недостатки

  • Легко перегорают при неправильном подключении
  • Далеко не plug-and-play, с точки зрения подключения

Разновидности светодиодов

Светодиоды разделяются на разные разновидности в зависимости от размеров, количества кристаллов в одном корпусе, яркости, мощности, по цвету излучения, а так же другим параметрам.

Пример светодиодов самых популярных размеров

Светодиоды различной формы и цвета

Свечение светодидов с диффузным (цветным) корпусом

Геометрические форма и размеры. Самыми популярными являются светодиоды в цилиндрическом корпусе стандартизированных размеров: 3/5/10 мм в диаметре, реже 8 мм, хотя иногда встречаются и до 20 мм в диаметре. Также существуют SMD-светодиоды, которые отличаются очень компактным размером – до 2 х 2 мм, предназначены они для припаивания прямо на плату и обычно используются для подсветки экранов. Существуют также светодиоды выполненные в корпусах квадратной или прямоугольной формы.

Количество кристаллов. В большинстве случаев, в корпусе одного светодиода находится один полупроводниковый кристалл, однако бывают случаи в которых в корпус одного светодиода устанавливают больше одного кристалла, например:

  • Многоцветные светодиоды

В случае необходимости сделать многоцветных светодиод, в корпусе одного светодиода устанавливается более одного полупроводникового кристалла, причем сами кристаллы сделаны из разных материалов и соответственно излучают разные цвета: синий, зеленый, красный, желтый и так далее. Двухцветные светодиоды чаще всего используют как индикаторы (обычно красный/зеленый цвет), трехцветные светодиоды чаще всего используют для подсветки дисплеев и постройки светодиодных экранов так как данные светодиоды могут отображать три базовых цвета (синий/зеленый/красный), при смешивании которых можно получить всю палитру цветов, необходимых для отображения фото и видеоматериалов с достаточным качеством. Четырехцветные светодиоды достаточно редкие и содержат кристаллы для отображения, как видно из названия, четырех цветов (синий/зеленый/красный/желтый) и применяются в основном для создания белого света с высокими качественными характеристиками CRI (Color rendering index).

  • Светодиоды повышенной мощности

Для повышения яркости (количества света) светодиода иногда в корпус одного светодиода устанавливают несколько светоизлучающих кристаллов одного цвета (обычно ставят четыре кристалла), чем кратно увеличивают яркость светодиода. Это можно сравнить с четырехъядерными процессорами =).

Яркость. Из-за большого спектра применения светодиодов, производители выпускают светодиоды с различной яркостью: от не очень ярких для индикаторных целей до суперякрих, в основном для подсветки чего-то. На показатель яркости также влияет диаграмма направленности светодиода, например светодиод одной мощности с углом излучения в 20 градусов кажется более ярким, чем светодиод такой же мощности но с более широким углом излучения, например 140 градусов.

Мощность. Для разных целей производятся светодиоды различных мощностей: от сотых долей ватта до серьезных 5 и более ватт на одном кристалле. Типичные моддерские, так называемые «ультраяркие», светодиоды имеют мощность примерно в 60 мВт (примерно 1/16 Вт), и если их использовать в подсветке корпуса среднего размера то их может понадобиться примерно от 15 до 25 штук. Среднестатистический четырехъкристальный суперяркий светодиод имеет мощность примерно в 240 мВт (1/4 Вт) и таких светодиодов для подсветки корпуса среднего размера нужно примерно от 4 до 8 штук, в зависимости от прочих особенностей. К классу супермощных светодиодов относятся светодиоды с мощностью от одного ватта, что на первый взгляд вроде бы и не много, однако это только на первый взгляд – такие светодиоды в среднем в 15-20 раз ярче, чем самые распространенные светодиоды! Одним или двумя такими светодиодами можно подсветить весь корпус!

Цвет. В зависимости от полупроводника, на основе которого выполнен светодиод, так же отличается цвет, излучаемый светодиодом . В продаже чаще всего можно встретить светодиоды таких цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, ультрафиолетовый. Светодиоды всех цветов находят свое применение в моддинге, причем как для индикаторных целей, так и для подсветки. Существуют также светодиоды, работающие в инфракрасном диапазоне, но поскольку их излучение не видно невооруженному глазу – их применение ограничено пультами ДУ и видеокамерами ночного видения.

Особого внимания заслуживают синие, фиолетовые и ультрафиолетовые светодиоды – все они вызывают люминесценцию (флюоресценцию) некоторых красителей, но в разной степени. Синие светодиоды вызывают не очень яркую люминесценцию, а также немного искажают ее цвет задевая своим синим излучением. Фиолетовые светодиоды напротив – выглядят тусклыми, но вызывают сильную люминесценцию, обычно их продают под видом ультрафиолетовых светодиодов, но это не так. Ультрафиолетовые светодиоды довольно-таки редко встречаются в продаже, а те что встречаются обычно являются ультрафиолетовыми светодиодами длинноволнового диапазона ультрафиолета, так называемого УФ-А (UV-A) – самого безопасного, внешне эти светодиоды выглядят очень тусклыми из-за низкой чувствительности человеческого глаза к диапазону мение 400 нм, но эти светодиоды вызывают еще более сильную люминесценцию, чем фиолетовые – это связано с большей энергией этого диапазона излучения.

вечение светодиодов с прозрачным корпусом

Типичные характеристики светодиодов

Две главных характеристики светодиодов это напряжение и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА, в свою очередь одноватные светодиоды обычно потребляют 300-400 мА. Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

При использовании светодиодов, лучше уточнить сколько светодиоду необходимо вольт у продавца или изготовителя, но когда эта информация не доступна, можно воспользоваться следующей таблицей.

Таблица примерных напряжений светодиодов в зависимости от цвета

Цветовая характеристикаДлинная волныНапряжение
Инфракрасныеот 760 нмдо 1.9 В
Красные610 – 760 нмот 1.6 до 2.03 В
Оранжевые590 – 610 нмот 2.03 до 2.1 В
Желтые570 – 590 нмот 2.1 до 2.2 В
Зеленые500 – 570 нмот 2.2 до 3.5 В
Синие450 – 500 нмот 2.5 до 3.7 В
Фиолетовые400 – 450 нм2.8 до 4 В
Ультрафиолетовыедо 400 нмот 3.1 до 4.4 В
БелыеШирокий спектрот 3 до 3.7 В

Правила подключения и расчет светодиодов

Светодиод пропускает электрический ток только в одном направлении, а это значит что для того чтобы светодиод излучал свет, он должен быть правильно подключен. У светодиода два контакта: анод(плюс) и катод (минус). Обычно, длинный контакт у светодиода – это анод, но бывают и исключения так что лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

Светодиоды относятся к таком типу электронных компонентов которому, для долгой и стабильной работы, важно не только правильное напряжение, но и оптимальная сила тока – так что всегда, при подключении светодиода, нужно их подключать через соответствующий резистор. Иногда этим правилом пренебрегают, но результат чаще всего один – светодиод или сразу сгорает, или его ресурс очень значительно сокращается. В некоторые светодиоды резистор встроен «с завода» и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды в продаже встречаются довольно-таки редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний резистор.

Стоит помнить, что резисторы так же отличаются своими характеристиками и, для подключения их к светодиодам, вам необходимо выбрать резистор правильного номинала. Для того чтобы рассчитать необходимый номинал резистора следует воспользоваться законом Ома – это один из самых важных физических законов, связанных с электричеством. Данный закон все учили в школе, но практически никто его не помнит =).

Закон Ома – это физический закон с помощью которого вы можете определить взаимозависимость напряжения (U), силы тока (I) и сопротивления (R). Суть эго проста: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника, если при прохождении тока свойства проводника не меняются.

Этот закон визуально отображается при помощи формулы: U= I*R
Когда вы знаете напряжение и сопротивления, с помощью этого закона можна найти силу тока по формуле: I = U/R
Когда вам известно напряжение и сила тока, можно найти сопротивление: R = U/I
Когда вам известна сила тока и сопротивление, можно вычислить напряжение: U = I*R

Теперь рассмотрим на примере. У вас есть светодиод с рабочим напряжением в 3 В и силой тока в 20 мА, вы его хотите подключить к источнику напряжения 5В из USB-разъема или БП, чтобы при этом он не сгорел. Значит у нас есть напряжение 5 В, но светодиоду нужно только 3 В, значит от 2 В нам необходимо избавиться (5В – 3В=2В). Чтобы избавится от лишних 2 В нам необходимо подобрать резистор с правильным сопротивлением, которое рассчитывается следующим образом: мы знаем напряжение от которого необходимо избавиться и знаем силу тока нужную светодиоду – воспользуемся формулой изложенной выше R = U/I. Соответственно 2В/0.02 А= 100 Ом. Значит вам необходим резистор на 100 Ом.

Иногда, в зависимости от характеристик светодиода, необходимый резистор получается с не стандартным номиналом, который нельзя найти в продаже, например 129 или 111.7 Ом =). В таком случае необходимо просто взять резистор немного большего сопротивления, чем рассчитанный – светодиод будет работать не на 100 процентов своей мощности, а примерно на 90-95 %. В таком режиме светодиод будет работать более надежно, а снижение яркости визуально не будет заметно.

Также можно рассчитать насколько мощный резистор вам нужен – для этого умножаем напряжение, которое будет задерживаться на резисторе, на силу тока, которая будет в цепи. В нашем случае это 2В х 0.02 А = 0.04 Вт. Значит вам подойдет резистор такой мощности или большей.

Светодиоды иногда подключают по несколько штук параллельно или последовательно, используя один резистор. Для правильного подключения следует помнить что при параллельном подключении суммируется сила тока, а при последовательном суммируется требуемое напряжение. Параллельно и последовательно можно подключать только одинаковые светодиоды с использование одного резистора, а если вы используете разные светодиоды с разными характеристиками, то лучше рассчитать каждому светодиоду свой резистор – так будет надежней. Светодиоды даже одной модели имеют небольшое расхождение в параметрах и, при подключении большого количества светодиодов параллельно или последовательно, это небольшое расхождение в параметрах может выдать результатом много сгоревших светодиодов =). Еще одним подводным камнем может стать тот факт, что продавец или производитель (намного реже) может дать немного не верные данные по светодиодам, а сами светодиоды могут иметь не четкое рабочее напряжение, а набор из параметров минимального/оптимального и максимального напряжения. Данный фактор не будет особо влиять при подключении небольшого количества светодиодов, а в случае подключения большого количества – результатом могут быть все те же сгоревшие светодиоды. Так что с параллельным и последовательным подключением не стоит чересчур увлекаться, надежней будет чтобы к каждому светодиоду или небольшой группе светодиодов (3-5 штук) подключался отдельный резистор. Рассмотрим несколько примеров подключения.

Схема параллельного подключения светодиодов

Схема последовательного подключения светодиодов

Пример 1. Вы хотите подключить последовательно три светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 В и 20 мА, к источнику тока с напряжением 12 В (например из molex-разъема). Три светодиода по 3 вольта каждый будут вместе потреблять 9 вольт (3 В x 3=9 В). Наш источник тока обладает напряжением в 12 вольт, соответственно от 3 вольт надо будет избавиться (12 В – 9 В = 3 В). Так как подключение последовательное, то сила тока составит 20мА, соответственно 3 вольта (напряжение, от которого необходимо избавится) делим на 0.02 А (сила тока, необходимая каждому светодиоду) и получаем значение необходимого сопротивления – 150 Ом. Значит нужен резистор на 150 Ом.

Пример 2. У вас в наличии четыре светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 вольта, и источник питания на 12 В. В такой ситуации можно подумать что резистор не нужен, однако это не так – светодиоды очень чувствительны к силе тока и лучше добавить в цепь резистор на 1 Ом. Резистор данного номинала не повлияет на яркость свечения, а будет чем-то на подобии «предохранителя» – светодиоды будут работать намного надежней. Без применения резистора, в данному случае, светодиоды могут попросту сгореть, быстро или не очень.

Пример 3. Вы хотите параллельно подключить три светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 В и 20 мА, к источнику тока с напряжением 12 В. Поскольку при параллельном подключении суммируется сила тока, а не напряжение, трем светодиодам потребуется сила тока в 60 мА (20 мА x 3 = 60 мА). Наш источник тока обладает напряжением в 12 вольт, а светодиодам необходимо напряжение в 3 вольта, соответственно от 9 вольт необходимо избавиться (12 В – 3 В = 9 В). Так как подключение параллельное, то сила тока составит 60мА, соответственно 9 вольт (напряжение, от которого необходимо избавится) делим на 0.06 А (сила тока, необходимая всем светодиодам) и получаем значение необходимого сопротивления – 150 Ом. Значит нужен резистор на 150 Ом.

Так же в интернете существует большое количество разнообразных «калькуляторов для светодиодов», которыми вы можете воспользоваться. Достаточно зайти на соответствующий сайт, указать характеристики светодиодом и источника тока и вы получите все необходимые данные по резистору, а так же его цветовую маркировку. Пример такого калькулятора вы можете увидеть на сайте led-calculator.com.

Видео процесса выращивания светодиодов.

Питание светодиодов, простейшие драйверы

На эту тему:  Электронный балласт для светодиодной лампы. Схемотехника.
Стабилизатор тока светодиода. Схемотехника.
Драйверы светодиодов

Очень часто при покупке светодиода задаётся вопрос: «На сколько он вольт?» Разумеется, если речь идёт о LED-лампе, модуле, ленте, панели – законченном устройстве, уже содержащем схему управления или хотя бы просто резистор – то да, они выпускаются на стандартные напряжения. В подавляющем большинстве это 12В постоянного тока или 220 переменного. В промышленной аппаратуре встречаются и другие значения питающего напряжения, но в данной статье мы не будем касаться таких устройств, а рассмотрим, как правильно запитать дискретные светодиоды простейшими средствами – без готовых (и недешёвых) промышленных драйверов.

Прежде всего, следует помнить, что практически для всех электрических процессов в основном важно не напряжение, а ток. Физика описывает механическое действие тока, химическое действие тока, тепловое действие тока… Не напряжения, а именно тока. А какое напряжение необходимо приложить, зависит от требуемого тока и сопротивления нагрузки: U=IR (производное закона Ома).

И вот это самое R (сопротивление) зачастую непостоянно, и зависимость тока от напряжения нелинейная. Даже в обычной лампочке накаливания сопротивление нити возрастает (как и у всех металлов) с повышением температуры. Но такая нелинейность нам на руку: как бы сам собой стабилизируется ток – его увеличение ведёт к разогреву волоска, это повышает  сопротивление и, следовательно, противодействует дальнейшему увеличению тока. Именно поэтому лампы накаливания можно питать фиксированным напряжением: необходимый ток установится автоматически.

Со светодиодами – сложнее. Их вольтамперная характеристика (ВАХ), как и у всех полупроводниковых диодов, при достижении некоторого напряжения становится очень крутой, почти вертикальной, и малейшее его отклонение может вызвать значительное изменение тока. И даже при очень точном и стабильном напряжении к тем же результатам может привести тепловое смещение характеристики. Наконец, светодиоды имеют разброс параметров, и при одном и том же напряжении ток может сильно отличаться даже у приборов из одной партии.

Рабочий участок характеристики лежит в очень узком диапазоне напряжений и зависит от длины волны излучаемого света и материала светодиода: 1,5…2,1 В для арсенида галлия (красных, оранжевых, желтых), но более 2,4 В для красных же из AlInGaP… Таблица по всем цветам и материалам обширна, а для расчетов, в общем, не нужна. С достаточной точностью можно считать напряжение светодиодов

  • красных – 2 В,
  • желтых – 2,5 В,
  • зелёных – 3 В,
  • синих и белых – 3,5 В.

В принципе так можно было бы и отвечать на вопрос из первого предложения статьи, но с оговоркой, что любое отклонение напряжения приведет либо к перегоранию светодиода, либо к тому, что он будет излучать лишь несколько процентов своего номинального светового потока.

Таким образом, светодиоды следует питать только фиксированным током (не напряжением!), а уж просто его ограничить или стабилизировать с высокой точностью – зависит от того, какое качество освещения, эффективность и долговечность излучателя необходимы.

При использовании светодиодов для индикации или подсветки небольшой мощности, вполне допустимо погасить ток до уровня 60-70% максимально допустимого просто последовательно включенным резистором с сопротивлением:

R=(U-UVD)/I, где U – напряжение питания, UVD – рабочее напряжение светодиода (или суммарное нескольких, включенных последовательно), I – необходимый ток.

Мощность, выделяющаяся на резисторе P=I2R при питании маломощных светодиодов от низковольтных источников, обычно не превышает 100 мВт и позволяет использовать маленькие детали.

Максимально допустимый ток практически всех маломощных диодов (полностью пластиковых, не имеющих площадки для радиатора) составляет 20 мА, а мощность – не более 50 мВт. Исключение – квадратные «Пираньи», которые могут содержать несколько кристаллов, включенных параллельно, или кристаллы большой площади, и рассеивать, соответственно, до 200 мВт. Это немного, но в случае близкого расположения нескольких светодиодов может вызвать ощутимый нагрев, что необходимо учитывать в конструкции – обеспечивать конвекцию воздуха, не заливать теплоизолирующими полимерами и т.д.

Из формулы видно, что тот же самый ток можно получить при различном сопротивлении – в зависимости от напряжения и количества светодиодов. Например, около 14 мА будет протекать через диод с рабочим напряжением 3 В при его питании от 12-вольтового источника через резистор 643 Ом. И такой же ток, но через 3 аналогичных диода, обеспечит резистор в 214 Ом. В первом случае существенно меньше будет изменение тока при отклонениях напряжения питания и температурном дрейфе ВАХ, зато во втором – в 9 раз меньше потери энергии на резисторе (относительно потребляемой излучателями). Палка о двух концах: экономичность против стабильности и долговечности. Практически для нормальной работы светодиодов достаточно, чтобы на резисторе падала где-то треть-четверть напряжения питания.

Если количество светодиодов не укладывается в это условие (их суммарное напряжение превосходит или незначительно меньше напряжения источника), применяют групповое включение нескольких параллельно соединённых последовательных цепочек с резистором в каждой. Просто параллельное соединение светодиодов используется только в дешёвых китайских фонарях и не может гарантировать равномерного распределения тока между излучателями даже одной партии, не говоря уже о раздельно приобретенных компонентах.

Например, необходимо запитать 10 белых маломощных светодиодов от источника в 9 В (достаточно стабильного, не «гуляющего», как бортовая сеть автомобиля на 30-40%). В таком случае можно выбрать ток достаточно близкий к максимально допустимому. Скажем, 17 мА.

Последовательное соединение 3х3,5 В уже неприемлемо: недостаточно напряжения питания. Значит, останавливаемся на схеме из пяти цепочек по 2 диода – как раз треть питания на резисторах, сопротивлением R = (9 В-2*3,5 В)/17 мА=117 Ом. Конечно, не обязательно искать соответствующие прецизионные, вполне подойдёт ближайшее значение из стандартного ряда – 120 Ом.

Ток, потребляемый от источника, составит 5*17=85 мА, а мощность P=U*I=9 В*85 мА=765 мВт. То есть подойдёт блок питания мощностью всего 1 Вт (щелочная батарейка «Крона» прослужит около сотни часов).

Именно так (параллельные группы только не из двух, а из трёх последовательно соединённых диодов и резистора) устроены 12-вольтовые светодиодные ленты. Поэтому резать их можно только по специально отмеченным границам – на целое количество групп.

Стабилизировать ток в маломощной цепочке проще всего полевым транзистором VT с начальным током стока, слегка превышающим рабочий ток светодиодов (КП302, КП307 и т.п.), подобрав его точное значение изменением сопротивления R в пределах нескольких десятков Ом.

Более серьёзные схемы для стабилизации тока, а также для питания светодиодов от сети 220 В рассмотрены в статье про самодельные LED-лампы. В случае же еще больших мощностей или совсем низковольтного питания (менее 3В), или для максимальной эффективности использования самых дорогих излучателей рекомендуется уже применять промышленные драйверы: себестоимость самодельного устройства такой сложности будет выше, чем у серийно выпускаемого.

Назад к каталогу статей >>>

Что произойдет, если светодиод подключен к напряжению питания, превышающему его падение напряжения?

Это одна из тех ситуаций, когда ваша проблема не в том, насколько вы хороши в анализе или какие базовые знания вы можете иметь, а просто в том, что вы не имеете ни малейшего представления о том, чего не знаете. Это всегда делает первый шаг в электронике очень важным.

В случае вашего примера, что вы не знаете о батарее?

  1. Напряжение на клеммах идеальной батареи никогда не изменится (по крайней мере, пока не будет использована вся емкость накопителя энергии).Таким образом, должны быть факторы, влияющие на напряжение на клеммах и ее полезную энергоемкость. Краткий список — это химический состав, объем материалов, температура и конструкция анода / катода.
  2. Практическая батарея имеет ограниченную емкость, и многие другие факторы, влияющие на напряжение на клеммах и допустимый ток, можно объединить в элемент модели, называемый «Внутреннее сопротивление». В модели для большинства больших батарей это будут доли ома. Однако батарея также имеет другие элементы, такие как емкость и индуктивность, чтобы усложнить ситуацию.Вы можете начать с чтения о моделях батарей с такими текстами, как этот.

Отличным примером большой батареи с очень малым внутренним сопротивлением является автомобильный аккумулятор на 12 В. Здесь, когда вы заводите автомобиль, для включения двигателя требуются сотни ампер (кВт мощности и тока в диапазоне 600 А), а напряжение на клеммах может упасть с 13,8 В (полностью заряженный свинцово-кислотный аккумулятор автомобиля) до 10 В при проворачивании. Таким образом, внутреннее сопротивление может составлять (согласно закону Ома) всего 6 миллиомов или около того.
Вы можете масштабировать мышление для этого примера на батареи меньшего размера, такие как AA, AAA и C, и, по крайней мере, начать понимать сложность батареи.

Что вы не знаете о светодиодах?

  1. Сложность электрической модели диода (будь то выпрямитель или светодиод) огромна. Но мы могли бы упростить его здесь и сказать, что в самом простом случае вы можете представить диод его напряжением запрещенной зоны с последовательным резистором. Вы можете начать с изучения одного из многих пакетов SPICE, и обсуждение StackExchange может стать хорошей отправной точкой.
  2. Все полупроводниковые устройства имеют практическое ограничение на количество рассеиваемой мощности. В первую очередь это связано с физическим размером устройства. Чем больше устройство, тем больше мощности оно обычно рассеивает.

Теперь вы можете рассмотреть свой светодиод. Вы должны начать с попытки понять техническое описание устройства. Хотя многие характеристики вы не поймете, вы уже знаете одну (из вашего вопроса), прямое напряжение (Vf) и вы, вероятно, можете найти предел тока и максимальную рассеиваемую мощность в таблице данных.
Вооружившись ими, вы сможете вычислить последовательное сопротивление, необходимое для ограничения тока, чтобы не превысить предел рассеиваемой мощности светодиода.

Закон Кирхгофа о напряжении дает вам большой намек на то, что, поскольку напряжение на светодиоде составляет около 3,1 В (а кривая тока в таблице данных говорит вам, что вы никогда не сможете подать 9 В), вам понадобится еще один компонент модели с сосредоточенными параметрами в цепи.

смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab

Примечание: внутреннее сопротивление батареи, показанное выше, просто указано для упрощения расчетов.В зависимости от типа батареи (основной или аккумуляторной) внутреннее сопротивление может варьироваться. Проверьте свой технический паспорт аккумулятора.

Может ли указанный выше неизвестный элемент быть просто куском проволоки (без элемента)?
Может …. но мы можем легко вычислить результаты.
С двумя элементами идеального напряжения (9 В и 3,1 В) резисторы должны иметь 5,9 В на них (петля напряжения Кирхгофа). Следовательно, ток должен составлять 5,9 / 10,1 = 584 мА.
Мощность, рассеиваемая светодиодом, составляет (3,1 * 0,584) + (0.2 * 10) = 5,2 Вт.
Поскольку ваш светодиод, вероятно, рассчитан всего на 300 мВт или около того, вы можете видеть, что он сильно нагреется и, скорее всего, выйдет из строя в течение нескольких секунд.

Теперь, если неизвестным элементом является простой резистор, и мы хотим, чтобы ток через светодиод составлял, скажем, 20 мА, у нас достаточно для расчета значения.

Напряжение на клеммах батареи будет (9 — (0,02 * 0,1)) = 8,998 В.
Напряжение на клеммах светодиода будет (3,1 + (0,02 * 10)) = 3,3 В

Значит, напряжение на неизвестном резисторе равно 5.2 * 10)) = 70 мВт …. надеюсь, что вполне в пределах возможностей маленького светодиода.

Надеюсь, это поможет.

Основы мощного светодиодного освещения

Светодиоды

подходят для многих систем освещения, они разработаны для получения большого количества света за счет малого форм-фактора при сохранении фантастической эффективности. Здесь, в LEDSupply, есть множество светодиодов для всевозможных осветительных приборов, главное — знать, как их использовать. Светодиодная технология немного отличается от другого освещения, с которым знакомо большинство людей.Этот пост здесь, чтобы объяснить все, что вам нужно знать о светодиодном освещении: как безопасно подключать светодиоды, чтобы получить как можно больше света и максимально долгий срок службы.

Что такое светодиод?

Светодиод — это тип диода, преобразующего электрическую энергию в свет. Для тех, кто не знает, диод — это электрический компонент, который работает только в одном направлении. По сути, светодиод — это электрический компонент, который излучает свет, когда электричество проходит в одном направлении, от анода (положительная сторона) к катоду (отрицательная сторона).LED — это аббревиатура от «Light Emitting Diode». По сути, светодиоды похожи на крошечные лампочки, им просто требуется намного меньше энергии для освещения и они гораздо более эффективны в производстве высокой светоотдачи.

Типы светодиодов

В целом мы предлагаем два разных типа светодиодов:

Сквозное отверстие 5 мм и поверхностное крепление.

5мм светодиоды

5-миллиметровые светодиоды — это диоды внутри линзы диаметром 5 мм с двумя тонкими металлическими ножками внизу. Они используются там, где требуется меньшее количество света.5-миллиметровые светодиоды также работают с гораздо более низкими токами возбуждения, максимально около 30 мА, тогда как светодиоды для поверхностного монтажа требуют минимум 350 мА. Все наши 5-миллиметровые светодиоды от ведущих производителей доступны в различных цветах, интенсивности и схемах освещения. Светодиоды со сквозным отверстием отлично подходят для небольших фонарей, вывесок и всего, где вы используете макетную плату, поскольку их можно легко использовать с их проводами. Ознакомьтесь с нашим руководством по настройке 5-миллиметровых светодиодов, чтобы узнать больше об этих крошечных источниках света.

Светодиоды для поверхностного монтажа (SMD)

Рисунок 1 — Эмиттер без покрытия

Светодиоды для поверхностного монтажа — это диоды, которые можно разместить на подложке (печатной плате) с кремниевым куполом над диодом для защиты (см. Рис. 1). Мы поставляем мощные светодиоды для поверхностного монтажа от лидеров отрасли Cree и Luxeon. Оба на наш взгляд отличные, поэтому мы их все-таки носим. Некоторые предпочитают одно другому, но это приходит с опытом и знанием того, что искать. Cree, как правило, имеет более высокие показатели мощности Lumen и является лидером на рынке светодиодов высокой мощности.Luxeon, с другой стороны, имеет отличные цвета и терморегулятор.

Светодиоды высокой мощности

поставляются в виде неизолированных эмиттеров (как показано на рис. 1) или устанавливаются на печатную плату с металлическим сердечником (MCPCB). Платы изолированы и содержат токопроводящие дорожки для упрощения подключения цепей. Наши 20-миллиметровые платы со звездообразным расположением 1 и 3 являются бестселлерами. Мы также предлагаем QuadPod, которые могут содержать 4 светодиода высокой мощности на плате, которая немного больше 20-миллиметровой звезды (см. Рис. 2). Все наши варианты светодиодов высокой мощности также могут быть построены на линейной конструкции.LuxStrip вмещает 6 светодиодов на фут и легко подключается до 10 футов в длину.

Рисунок 2 — Опции MCPCB

Полярность имеет значение: светодиоды подключения

Электронная полярность указывает, является ли схема симметричной или нет. Светодиоды представляют собой диоды, поэтому ток может течь только в одном направлении. Когда нет тока, не будет света. К счастью, это означает, что если мы подключим светодиод в обратном направлении, он не сожжет всю систему, он просто не загорится.

Положительная сторона светодиода — это анод, а отрицательная сторона — катод.Ток течет от анода к катоду и никогда не течет в другом направлении, поэтому важно знать, как отличить анод от катода. Для светодиодов для поверхностного монтажа это просто, поскольку соединения промаркированы, но для 5-миллиметровых светодиодов подходит более длинный вывод, который является анодом (положительным), посмотрите на Рисунок 3 ниже.

Рисунок 3 — Поиск анода и катода светодиода

Варианты цвета

Одна из замечательных особенностей светодиодов — это различные варианты и виды света, которые вы можете получить от них.

Белые светодиоды

Коррелированная цветовая температура (CCT) — это процесс создания разного белого света при разных температурах. Цветовая температура указывается в градусах Кельвина (K), что представляет собой шкалу температур, в которой ноль соответствует абсолютному нулю, а каждый градус равен одному Кельвину. При более низких температурах от 3000K до 4500K белый цвет становится более теплым или нейтральным. Более высокие температуры 5 000K + — это холодные белые цвета, также известные как «дневной белый».

Цветные светодиоды

Для цветов на самом деле важна длина волны в нанометрах (нм).Для некоторых применений цвета необходимы для визуального эффекта, но иногда для таких применений, как лечение, выращивание, освещение рифовых аквариумов и многое другое, необходимы определенные длины волн. См. Рис. 4, где показано, при каких длинах волн и при каких температурах получаются определенные цвета.

Рисунок 4 — Цвета светодиодов и цветовая температура

Мы стараемся обеспечить одинаковую цветовую температуру и длину волны для каждой марки и типа светодиодов. Вы всегда можете найти цвет или длину волны наших светодиодов в подразделе страницы продукта и даже можете выполнить поиск по цвету в раскрывающемся меню светодиодов на главной странице.В белом цвете мы несем 3000K, 4000K, 5000K и 6500K. Что касается цветов, мы работаем с диапазоном 400-660 нм.

Яркость светодиода

Светодиоды

известны не только своими цветами, но и намного ярче, чем другие источники света. Иногда трудно сказать, насколько ярким будет светодиод, потому что он измеряется в люменах. Люмен — это научная единица измерения светового потока или общего количества видимого света от источника. Обратите внимание, что светодиоды диаметром 5 мм обычно указываются в милликанделах (мкд). Угол обзора 5-миллиметровых светодиодов также влияет на световой поток, который они излучают, подробнее об этом см. Здесь.

Почему водить машину имеет значение…

Количество света (люмен), излучаемого светодиодом, зависит от величины подаваемого тока. Ток измеряется в миллиамперах (мА) или амперах (А). Мощные светодиоды выдерживают ток от 350 мА до 3000 мА. Светодиоды различаются по своим текущим параметрам, поэтому обязательно следите за этим при выборе светодиода и драйвера.

Определение яркости

А теперь самое сложное — выбрать комбинацию светодиода и драйвера, которая будет выдавать необходимый свет.Мы проделали большую работу здесь, в посте, измеряющем яркость каждого светодиода высокой мощности при разных токах возбуждения. Обратите внимание, что это меры для звезд 1-Up, поэтому, если вы хотите больше света, светодиоды 3-Up — хороший вариант, поскольку они в три раза больше света в том же месте.

Указанный выше ресурс всегда можно использовать для определения светоотдачи светодиода, но найти его вручную не очень сложно.

Для этого необходима информация из технического паспорта светодиода.На всех наших светодиодных страницах мы ссылаемся на технические данные производителя в нижней части страницы.

Пример: определение яркости Cree XP-L при 2100 мА

В этом примере мы используем Cree XP-L. Сначала найдите таблицу характеристик потока (рисунок 5). Мы коснемся группировки позже, которая помечена в столбце «Группа», но предположим, что мы собираемся использовать холодный белый XP-L из самого верхнего контейнера (v5). Выделенное число — это типичный поток при 1050 мА, который является током, при котором измеряется XP-L.Справа от него указаны типичные значения люменов для управляющих токов 1500, 2000 и 3000 мА.

Рисунок 5 — Таблица светового потока светодиода

Для этого примера предположим, что мы хотим запустить этот светодиод с драйвером светодиода BuckBlock 2100 мА, и нам нужно определить, какой будет световой поток. При управлении промежуточным приводным током, которого нет в списке, найдите график относительного потока в зависимости от тока в таблице данных, который выглядит как график справа.

Стрелка — проверенный (базовый) выход (при относительном потоке 100%).Следуя кривой до 2100 мА (?), Мы видим, что это увеличение освещенности на 75%. Если взять 460 люмен сверху и умножить его на 1,75, мы увидим, что холодный белый XP-L при 2100 мА дает около 805 люмен.

При переходе на светодиоды может быть трудно найти светодиоды и световой поток, необходимый для этого. Это связано с тем, что свет всегда измерялся мощностью лампочки. Светодиоды имеют гораздо лучшую эффективность, что делает практически невозможным измерение таким образом, поскольку светодиод на 50 Вт будет значительно ярче, чем лампа накаливания на 50 Вт.На рисунке 7 показаны различные лампы накаливания и количество люменов, которые они дают. Это помогает лучше понять, какое количество света ожидать от светодиода и будет ли оно таким же ярким, как и старое освещение.

Рисунок 6 — Мощность лампы накаливания в люменах

Угол обзора и оптика

У наших 5-миллиметровых светодиодов указаны углы обзора для каждого, поэтому просто найдите тот, который вам подойдет. Что касается светодиодов для поверхностного монтажа, большинство из них излучают очень широкий угол в 125 градусов! К счастью, светодиодные звездообразные платы совместимы и просты в использовании со светодиодной оптикой.Эта вторичная оптика используется для фокусировки света, они могут отражать свет от светодиода в пятно, среднее пятно, широкое пятно или эллиптические и овальные узоры.

Как видно на рис. 8, оптика 1-Up имеет форму конуса и требует держателя оптики. В случае наших светодиодных панелей держатели оптики имеют четыре ножки, которые входят в пазы звезды. Тройные светодиодные звезды также совместимы с оптикой Carclo, в плате которой есть три отверстия для ножек оптики.

Рисунок 7 — Светодиодная оптика и держатели

Как подключить светодиоды

Светодиоды

известны своей лучшей эффективностью среди всех других источников света.Эффективность — это мера того, насколько хорошо источник света излучает видимый свет, также называемый люменами на ватт. Другими словами, сколько света мы получаем на наш ватт мощности. Чтобы найти это, сначала выясните мощность используемого светодиода. Чтобы найти ватты, вам нужно умножить прямое напряжение (напряжение, при котором ток начинает течь в нормальном направлении) на ток возбуждения в амперах (обратите внимание, что он ДОЛЖЕН быть в амперах… а не в миллиамперах). Давайте посмотрим на светодиод Cree XP-L 1-up в качестве примера.

Рисунок 8 — Прямое напряжение светодиода

Допустим, мы используем Cree XP-L при 2000 мА. Из рисунка 8 видно, что при таком токе возбуждения прямое напряжение составляет 3,15. Итак, чтобы найти ватт, мы умножаем 3,15 (прямое напряжение) на 2 А (2000 мА = 2 А), что дает 6,3 Вт.

Итак, теперь, чтобы определить эффективность, нам просто нужно разделить 742 люмен (проверенное количество люмен для этого светодиода при 2000 мА) на 6,3 Вт. Таким образом, эффективность (люмен / ватт) этого Cree XP-L составляет 117,8. Это большая эффективность, но также следует отметить, что Cree может похвастаться тем, что светодиод XLamp XP-L имеет прорывную эффективность 200 люмен / Вт при токе 350 мА.Приятно знать, что эффективность снижается по мере того, как вы пропускаете больший ток на светодиод, поскольку это увеличивает нагрев, что делает светодиод немного менее эффективным. Иногда вам придется смириться с этим, если вам нужно, чтобы светодиод был очень ярким, но если вы хотите получить максимальную эффективность, вам следует использовать светодиоды с более низким током. Все это помогает определить, сколько энергии потребуется вашим приложениям, а также сэкономить энергию в будущем.

Подробнее о драйверах светодиодов

Это означает, что вам нужно найти драйвер светодиода, который может управлять светодиодами с током, который вам нужен, чтобы получить желаемое количество люменов.Драйвер светодиодов — это электрическое устройство, которое регулирует мощность светодиода или цепочки светодиодов. Драйвер реагирует на меняющиеся потребности светодиода, подавая на светодиод постоянное количество энергии, поскольку его электрические свойства меняются с температурой. Хорошая аналогия для понимания этого — автомобиль с круиз-контролем. Когда автомобиль (светодиод) движется по холмам и долинам (изменения температуры), круиз-контроль (водитель) следит за тем, чтобы он оставался на постоянной скорости (свет), регулируя при этом газ (мощность).Драйвер так важен, потому что светодиоды требуют очень специфической электроэнергии для правильной работы. Если напряжение, подаваемое на светодиод, ниже требуемого, через переход проходит очень небольшой ток, что приводит к низкой освещенности и плохой работе. С другой стороны, если напряжение слишком велико, через светодиод течет слишком большой ток, и он может перегреться и серьезно повредиться или полностью выйти из строя (тепловой разгон). Всегда проверяйте таблицу светодиодов, чтобы знать, какой ток рекомендуется, чтобы избежать этих проблем.

Какое напряжение мне нужно, чтобы загорелся светодиод?

Это часто задаваемый вопрос, и на самом деле его довольно легко понять. Все, что вам нужно знать, это прямое напряжение ваших светодиодов. Если у вас есть несколько светодиодов, включенных последовательно, вам необходимо учитывать все прямые напряжения вместе взятые, если у вас параллельная схема, вам нужно учитывать только прямое напряжение того количества светодиодов, которое у вас есть на цепочку. Подробнее о настройке проводки см. Здесь. Рекомендуется поддерживать как минимум 2-вольтовые накладные расходы, поскольку некоторые драйверы (например, драйверы LuxDrive) требуют этого для правильной работы драйвера.Так что, если ваше общее прямое напряжение для последовательной цепи составляет 9,55, вы должны быть в безопасности с источником питания 12 В. Для автономных драйверов (вход переменного тока) просто знайте выходное напряжение, на которое они рассчитаны, и убедитесь, что вы защищены, поэтому драйвер входа переменного тока с выходным диапазоном 3-12 В постоянного тока также подойдет для этого приложения.

Контроль нагрева

Определение мощности вашей системы также поможет вам узнать больше о необходимом вам регуляторе нагрева. Поскольку эти светодиоды обладают большой мощностью, они выделяют тепло, что может быть очень плохим, как вы можете узнать здесь.Слишком большое количество тепла приведет к тому, что светодиоды будут излучать меньше света, а также сократят срок службы. Мы всегда рекомендуем использовать радиатор и говорим, что на каждый ватт светодиодов приходится около 3 квадратных дюймов. Для большей мощности я бы порекомендовал поискать радиатор, который рекомендован для той мощности, которую вы используете.

Светодиодный биннинг и качество

Сейчас, когда индустрия светодиодов растет довольно быстрыми темпами, важно понимать разницу в светодиодах. Это частый вопрос, поскольку светодиоды могут варьироваться от очень дешевых до очень дорогих.Я был бы осторожен при покупке дешевых светодиодов, так как вы всегда получаете то, за что платите. Да, светодиоды могут работать отлично вначале, но обычно они не работают так долго или быстро перегорают из-за плохого тестирования.

Все светодиоды, представленные здесь, на LEDSupply, тщательно отобраны. У нас есть только лучшие марки и цветовые температуры. Наш обширный опыт в отрасли помог нам понять важность качественного производства и сборки светодиодов. При производстве светодиодов характеристики могут отличаться от средних значений, указанных в технических паспортах.По этой причине производители разделяют светодиоды по световому потоку, цвету и прямому напряжению. Мы выбираем бункеры с самым высоким световым потоком (видимый свет) и самым низким прямым напряжением, так как это гарантирует, что у нас есть светодиоды с максимальной эффективностью. Большое количество светодиодной продукции производится дешево и не документируется должным образом, что приводит ко многим неудачным проектам и заставляет людей думать, что светодиоды на самом деле не служат так долго, как говорят. Благодаря нашему опыту и покупательной способности мы можем предложить лучшие продукты по разумным ценам.

Это должно дать вам хорошее начало для понимания светодиодов и того, что искать, но если у вас есть дополнительные вопросы или вы хотите получить дополнительную информацию об определенном продукте и о том, подойдет ли он для вас, мы здесь, чтобы помочь. Просто напишите нам по адресу [email protected] или позвоните по телефону (802) 728-6031, чтобы поговорить с нашей очень хорошо осведомленной командой технической поддержки.

Как рассчитать мощность светодиода

При работе со светодиодным освещением, особенно когда эти светодиоды являются частью проекта с батарейным питанием, может быть важно рассчитать энергопотребление светодиодов в цепи.Это простая задача с мультиметром, способным измерять ток, сопротивление и напряжение, но если у вас его нет, можно оценить энергопотребление светодиода, просмотрев упаковку и листы производителя, поставляемые со светодиодами. Вам нужно только найти ток и напряжение ваших светодиодов.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Расчет энергопотребления светодиодного освещения — важный шаг для любого проекта электроники с батарейным питанием, и, к счастью, это просто сделать.Чтобы рассчитать мощность светодиода, вам необходимо знать ток и напряжение вашего светодиода, которые вы можете узнать либо с помощью электрического мультиметра, либо проконсультировавшись с упаковкой и материалами производителя. Мощность светодиода рассчитывается путем умножения силы тока светодиода на его напряжение. Будьте осторожны при работе с электрическими цепями и токами, даже при их измерении.

Определение напряжения

Первым шагом к вычислению потребляемой мощности светодиода является определение напряжения светодиода. Если у вас нет под рукой мультиметра, посмотрите паспорт производителя и найдите типичное прямое напряжение светодиодного блока или измерьте его с помощью мультиметра, когда светодиод включен.В качестве альтернативы вы можете оценить напряжение по цвету светодиода. Белые светодиоды обычно имеют напряжение 3,5, красные — 1,8 вольт, синие — 3,6 вольт и 2,1 вольт для зеленого, оранжевого или желтого светодиода.

Определение тока

После того, как вы заметили напряжение вашего светодиода, вам нужно будет определить ток. Его можно измерить напрямую с помощью мультиметра, чтобы определить точное значение, но материалы производителя должны давать приблизительную оценку типичного тока. Получив это значение, вы можете очень быстро и очень легко рассчитать энергопотребление ваших светодиодов.

Расчет мощности светодиода

Чтобы рассчитать потребляемую мощность светодиода, просто умножьте напряжение светодиода (в вольтах) на ток светодиода (в амперах). Результат, измеряемый в ваттах, — это количество энергии, потребляемой вашими светодиодами. Например, если ваш светодиод имеет напряжение 3,6 и ток 20 миллиампер, он будет потреблять 72 милливатта мощности. В зависимости от размера и масштаба вашего проекта, ваши показания напряжения и тока могут измеряться в меньших или больших единицах, чем базовый ампер или ватт, и может потребоваться преобразование единиц.При выполнении этих расчетов помните, что 1000 милливатт равны одному ватту, а 1000 миллиампер равны одному ампер.

Внутренняя схема светодиодной ленты и информация о напряжении

В этой статье рассматривается внутренняя схема и принцип работы светодиодной ленты. Эта информация предназначена для обсуждения технических вопросов и не является необходимой для обычных пользователей, заинтересованных в регулярном использовании светодиодных лент.

Назад к основам — Напряжение светодиодного чипа

Указанное напряжение светодиодной ленты — эл.грамм. 12В или 24В — в первую очередь определяется:

1) указанным напряжением используемых светодиодов и компонентов, а

2) конфигурацией светодиодов на светодиодной ленте.

Светодиоды обычно представляют собой устройства с напряжением 3 В. Это означает, что если между положительным и отрицательным концами светодиода будет приложена разница в 3 В, он загорится.

Что произойдет, если у вас будет несколько светодиодов в цепочке, один за другим (серией)? В этом случае напряжения отдельных светодиодов суммируются.

Следовательно, для трех последовательно соединенных светодиодов потребуется прямое напряжение 9 В (3 В x 3 светодиода), а для 6 последовательно соединенных светодиодов потребуется прямое напряжение 18 В (3 В x 6 светодиодов).

Помимо светодиодов, также необходим один или несколько токоограничивающих резисторов, чтобы гарантировать, что светодиодная лента не перейдет в режим перегрузки по току. Резистор также включен последовательно со светодиодами, и его значение сопротивления рассчитывается таким образом, чтобы он также потреблял примерно 3 вольта.

Итак, 3 последовательно соединенных светодиода требуют 9 вольт для светодиодов и 3 вольт для резистора, что доводит нас до 12 вольт.

Для шести последовательно соединенных светодиодов требуется 18 вольт для светодиодов и 3 вольта на резистор (x2), что доводит нас до 24 вольт.

Это «строительные блоки» для каждой группы светодиодов на светодиодной ленте. То, как он размещен на светодиодной ленте, можно визуализировать на нашем рисунке ниже:

Что происходит с параллельными светодиодами? Напряжение остается прежним, но ток распределяется поровну между каждой из параллельных цепей. Следовательно, если у вас есть 3 параллельные группы, каждая из которых потребляет 50 мА при 24 В, общая потребляемая мощность составит 150 мА, также при 24 В.

Эти два примера с 3 светодиодами и 6 светодиодами показывают, как сконфигурирована типичная светодиодная лента на 12 и 24 вольт. Поскольку в светодиодных лентах используются светодиодные устройства на 3 вольта, и они сконфигурированы так, чтобы иметь несколько параллельных цепочек из 3 или 6 светодиодов.

Вы должны подавать точно указанное напряжение?

Вам может быть интересно, означает ли 12 вольт ровно 12,0 вольт или 11,9 вольт все еще будут работать? Хорошая новость заключается в том, что мощность, подаваемая на светодиодную ленту, оставляет желать лучшего.

Ниже приведена диаграмма из таблицы данных светодиодов, показывающая, сколько тока будет проходить через светодиод в зависимости от напряжения.

Вы увидите, что, например, при 3,0 В этот конкретный светодиод потребляет около 120 мА. Если мы уменьшим напряжение до 2,9 В, светодиод будет потреблять немного меньше, всего около 80 мА. Если мы увеличим напряжение до 3,1 В, светодиод будет потреблять больше, примерно 160 мА.

Поскольку в светодиодной полосе 12 В имеется 3 последовательно соединенных светодиода и резистор, подача 11 В вместо 12 В немного похожа на уменьшение напряжения для каждого светодиода на 0.25В.

Будут ли светодиоды работать при 2,75 В? Если мы обратимся к таблице выше, окажется, что потребляемый ток упадет со 120 мА на светодиод до примерно 40 мА.

Хотя это довольно значительное падение, светодиоды будут работать нормально, хотя и с гораздо более низким уровнем яркости.

Что, если бы мы подавали только 10 В на светодиодную ленту на 12 В? В этом случае мы уменьшаем напряжение на каждый светодиод на 0,5 В. Если обратиться к таблице, то при 2,5 В светодиоды почти не потребляют ток.

Скорее всего, на этом уровне напряжения вы увидите очень тусклую светодиодную ленту.

Все напряжения ниже номинального значения светодиодной ленты являются безопасными, так как вы всегда будете потреблять меньший ток и, следовательно, исключите любую возможность повреждения или перегрева. Но как насчет уровней напряжения более 12 В?

Давайте посмотрим на питание 12,8 В светодиодной ленты 12 В. Это увеличивает напряжение на светодиод на 0,20 В.

На наш светодиод теперь подается напряжение 3,2 В, при котором диаграмма показывает потребляемый ток 200 мА.

Так уж получилось, что максимальный ток производителя составляет 200 мА.Если установить более высокое значение, вы рискуете повредить светодиод.

И имейте в виду, что каждый светодиод будет иметь разные характеристики, и присущие производственные различия могут повлиять на фактические диапазоны напряжения, которые допустимы для конкретной светодиодной ленты.

Мы показали, что для светодиодной ленты на 12 В она может переходить от темноты к перегрузке в узком диапазоне от 10 В до 12,8 В.

Хотя можно подавать напряжение, немного отличающееся от номинального, вы должны быть осторожны и точны, чтобы не повредить светодиоды.

Как насчет уменьшения яркости светодиодной ленты?

Один из способов уменьшить яркость светодиодной ленты — установить входное напряжение ниже номинального уровня, как мы видели выше. В действительности, однако, силовая электроника не очень хороша в снижении выходного напряжения таким образом.

Предпочтительным методом является использование так называемой ШИМ (широтно-импульсной модуляции), когда светодиоды включаются и выключаются с большой скоростью. Регулируя соотношение времени включения и выключения (рабочий цикл), можно отрегулировать видимую яркость светового потока светодиодной ленты.

Для светодиодной ленты 12 В это означает, что она всегда получает либо полное напряжение 12 В, либо 0 В, в зависимости от того, в какой части цикла ШИМ мы находимся.

Аналогичным образом, мы также знаем, что светодиод потребляет одинаковое количество тока, когда он находится в состоянии «включено», независимо от его рабочего цикла. Это дополнительное преимущество для светодиодных лент, цветовая температура которых должна оставаться постоянной даже при изменении яркости.

Итог

Одно из значительных преимуществ светодиодных лент — это простота, но универсальность: они сочетаются с простыми устройствами питания постоянного напряжения.

Иногда может быть полезно понять внутреннюю работу таких устройств, поскольку это может помочь нам понять некоторые из более тонких аспектов их работы, такие как регулировка яркости и изменения входного напряжения.

Понимание того, как работать со светодиодами 3 и 5 мм

Как сделать своими руками одиночные светодиодные источники света или кластер или массив для специального проекта. Это простое руководство о том, как создавать собственные светодиодные продукты, подобные тем, которые показаны ниже.Если это не то, что вы ищете, пожалуйста, СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ ДЛЯ ПОМОЩИ .

Возможно, вы видели на нашем веб-сайте одиночные светодиодные источники света или несколько светодиодных кластеров, и упаковка (корпус в виде чашки, втулки или пули) просто не подходит для ваших целей. У вас есть небольшая техническая смекалка или друг, который может вам помочь, и вы хотите создать свой собственный продукт, адаптированный к вашим конкретным потребностям.

Вот информация, которая вам понадобится для этого. Вам понадобится:

1.Паспорт конкретного светодиода, который вы будете использовать. Вот ссылка на образец таблицы данных. После того, как вы выбрали конкретный светодиод, который хотите использовать, убедитесь, что у вас есть его конкретная таблица данных, когда вы начнете работать.

2. Наш калькулятор сопротивления. Как только вы определите, какой резистор использовать, вы обнаружите, что их легко найти в вашем местном магазине электроники. У нас нет резисторов в наличии, так как их слишком много, чтобы сделать это практичным.

3. Информация ниже.Вот ссылка на файл .pdf, который легко распечатать.


Характеристики большинства светодиодов указаны при токе 20 мА. Если вам нужна действительно хорошая надежность и вы не уверены, что у вас нет теплопроводности хуже средней при установке, тепловыделения там, где вы их устанавливаете, колебаний напряжения / тока и т. Д., Тогда рассчитайте на 15 миллиампер.

Теперь о том, как заставить ток 15 миллиампер через светодиод:

  • Шаг 1: Сначала вам нужно узнать падение напряжения на светодиодах.Достаточно безопасно принять 1,7 В для красного цвета невысокой яркости, 1,9 В для красного цвета высокой яркости, высокой эффективности и низкого тока, 2 В для оранжевого и желтого и 2,1 В для зеленого. Предположим, 3,4 В для ярко-белого, ярко-желтовато-зеленого и большинства синих типов. Предположим, 4,6 В для ярко-синих типов 430 нм, таких как Everbright и Radio Shack. Конструкция на 12 миллиампер для типов 3,4 вольта и 10 миллиампер для 430 нм синего цвета.

    Вы можете сконструировать более высокий ток, если вы любите приключения или знаете, что у вас будет хороший недостаток тепловыделения.В таком случае рассчитайте на 25 мА для типов с напряжением около 2 В, 18 мА для типов 3,4 В и 15 мА для 430 NM синий

  • Шаг 2: Максимальный номинальный ток светодиода должен соответствовать или превышать его только при благоприятных условиях отсутствия тепловыделения. Некоторые номинальные значения тока светодиодов предполагают наличие действительно благоприятных условий тестирования, таких как окружение воздухом с температурой не выше 25 градусов Цельсия и некоторой приличной теплопроводностью от места установки проводов. Эксплуатация светодиода в указанных лабораторных условиях, используемых для максимального номинального тока, приведет к потере половины его светоотдачи по истечении расчетного срока службы (от 20 000 до 100 000 часов) — оптимистично! Вы можете использовать несколько более высокие токи, если вы отводите тепло на проводах и / или можете выдержать гораздо меньший ожидаемый срок службы.
  • Шаг 3. Затем узнайте напряжение питания. Для надежной и стабильной работы светодиода оно должно быть намного выше напряжения светодиода. Используйте не менее 3 В для типов с более низким напряжением, 4,5 В для типов 3,4 В и 6 В для 430 NM blue.

    Напряжение в большинстве автомобилей составляет 14 вольт, пока генератор успешно заряжает аккумулятор. Хорошо заряженный свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В составляет 12,6 В при малой нагрузке, разряжающей его. Многие источники питания постоянного тока с «стенной бородавкой» обеспечивают гораздо более высокое напряжение, чем указано, при небольшой нагрузке, поэтому вам необходимо измерить их при небольшой нагрузке, которая потребляет, возможно, 10-20 мА.

  • Шаг 4: Следующий шаг — вычесть напряжение светодиода из напряжения питания. Это дает вам напряжение, которое должно падать на понижающем резисторе. Пример: светодиод 3,4 В при напряжении питания 6 В. Их вычитание дает 2,6 вольта, которые падают на понижающий резистор.
  • Шаг 5: Следующим шагом является разделение падающего напряжения на ток светодиода, чтобы получить значение падающего резистора. Если разделить вольт на амперы, вы получите номинал резистора в омах. Если разделить вольты на миллиамперы, вы получите номинал резистора в килоомах или к.

Пример: питание 6 В, светодиод 3,4 В, 12 мА. Разделите 2,6 на 0,012. Это дает 217 Ом. Ближайшее значение стандартного резистора составляет 220 Ом.

>> Если вы хотите управлять светодиодом 3,4 В от источника питания 6 В при «типичном» токе светодиода 20 мА, то 2,6, деленное на 0,02, дает сопротивление резистора 130 Ом. Следующее по величине стандартное значение — 150 Ом.

>> Если вы хотите запустить типичный 3.Светодиод 4 В от источника питания 6 В при максимальном номинальном токе 30 мА, затем разделите 2,6 на 0,03. Это указывает на 87 Ом. Следующее по величине стандартное сопротивление резистора составляет 100 Ом. Имейте в виду, что я считаю значение 30 мА для светодиодов 3,4–3,5 В оптимистичным.

Еще нужно проверить мощность резистора. Умножьте падение напряжения на ток светодиода, чтобы получить мощность, рассеиваемую резистором.

Пример: 2,6 В умножить на 0,03 А (30 мА) равно.078 ватт.

Для хорошей надежности я рекомендую не превышать 60 процентов номинальной мощности резистора. Резистор на 1/4 Вт может легко справиться с 0,078 Вт. Если вам нужен более мощный резистор, широко доступны резисторы на 1/2 Вт в популярных номиналах.

Вы можете подключить светодиоды последовательно, используя только один резистор для всей последовательной цепочки. Сложите напряжения всех светодиодов в последовательной цепочке. Это не должно превышать 80 процентов напряжения питания, если вам нужна хорошая стабильность и предсказуемое потребление тока.В этом случае падение напряжения будет равно напряжению питания за вычетом общего напряжения светодиодов в последовательной цепочке.

Не ставьте светодиоды параллельно друг другу. Хотя это обычно работает, это ненадежно. По мере нагрева светодиоды становятся более проводящими, что может привести к нестабильному распределению тока через подключенные параллельно светодиоды. Для параллельно включенных светодиодов требуются отдельные резисторы сброса напряжения. Последовательные струны можно соединять параллельно, если каждая струна имеет свой собственный резистор сброса напряжения.

Авторские права: Don Klipstein, Jr.01/01/00 — Г-н Клипштейн не является сотрудником компании The LED Light
Заявление об отказе от ответственности: Информация, представленная здесь, является базовой для ознакомления с рабочими свойствами и пользовательскими характеристиками светодиодов. Мы не подразумеваем, что информация является точной или применимой ко всем аспектам использования светодиодов. Каждое приложение должно быть выполнено отдельно и с полным пониманием того, что за ущерб и травмы несет исключительную ответственность «застройщик». Мы не даем технических советов. Вам необходимо определить конкретные продукты, которые вам понадобятся для вашего конкретного применения.

Вернуться в блог

Написано Эли в понедельник, 6 августа 2018 г.

 Этот пост был первоначально написан 8 ноября 2012 года. 

Запуск светодиода RGB на 12 В постоянного тока аналогичен запуску любого другого светодиода, за исключением того, что вам нужно 3 токоограничивающих резистора вместо 1.

Несмотря на то, что у светодиода RGB есть 4 вывода, это все еще «простой» вопрос использования закона Ома и некоторой информации из таблицы данных светодиода для расчета правильного значения и размера для токоограничивающих резисторов.Это может показаться не таким простым, если вы новичок в электронике или имеете ограниченный опыт работы со светодиодами, но не волнуйтесь — требуемые математические вычисления могут быть выполнены вашим сыном или дочерью 5 -го класса .

В этом примере я буду использовать сверхяркий светодиод RGB Vetco VUPN6563 (общий катод). — Поставляется в упаковке из 3 светодиодов по очень доступной цене. Следующие шаги будут работать для светодиодов с общим катодом или общим анодом.

Зачем нужен резистор:

Светодиод потребляет больше тока по мере увеличения напряжения, используемого для его работы.

Ток вызывает нагрев светодиода; высокий ток приводит к слишком большому нагреву. Если вы потребляете больше тока, чем максимально допустимый «прямой ток» в таблице данных, светодиод самоуничтожится при менее впечатляющей вспышке света с большим количеством дыма, чем вы хотите вдохнуть. Токоограничивающий резистор правильного размера рассеет лишний ток (в виде тепла), который обычно проходит через светодиод, когда его напряжение превышает номинальное прямое напряжение.

Когда дело доходит до ограничения тока, рекомендуется предусмотреть запас прочности.Работа светодиода на максимальном заданном прямом токе может привести к сокращению срока службы и снижению светоотдачи с течением времени. Уменьшение тока до уровня чуть ниже максимального прямого тока дает светодиоду немного меньшую светоотдачу, но гораздо более длительный срок службы.

Как рассчитать номинал и размер резистора:

Чтобы выбрать правильный резистор, нужно выполнить 2 шага:

1) Рассчитайте номинал резистора (в омах)

2) Рассчитайте мощность, рассеиваемую резистором (в ваттах)

Шаг 1: Расчет номинала резистора (Ом)

Чтобы рассчитать номинал резистора (в омах) и размер (в ваттах), нам необходимо знать следующее:

  1. Светодиодный ток в прямом направлении (мА)
  2. Прямое напряжение светодиода (В)
  3. Рабочее напряжение (В)

Техническое описание светодиода с общим катодом RGB показывает, что прямое напряжение равно 2.0 вольт для красного сегмента, 3,0 вольт для зеленого сегмента и 3,0 вольт для синего сегмента. Прямой ток указан как 20 мА для всех 3 сегментов.

Обратите внимание, что перечислены 3 отдельных значения напряжения. Значит ли это, что нам нужно 3 отдельных резистора? Да — интересные вещи произойдут, если на катоде используется только один резистор, например, зеленый и синий будут иметь немного меньшую светоотдачу, а красный будет казаться ярче, чем если бы мы использовали 3 отдельных резистора. Если вы решите использовать только 1 резистор, выберите его для наименьшего значения напряжения и тока, но обязательно увеличьте размер резистора, чтобы он мог рассеивать достаточно тепла для всех 3 элементов (умножьте рассеиваемую мощность на 3).

В этом примере мы собираемся вычислить номинал резистора, необходимого для сегмента красного светодиода.

Вот данные, которые у нас есть сейчас:

  1. Светодиодный ток в прямом направлении (если) (мА) = 20 мА (0,020 А)
  2. Светодиодное прямое напряжение (Vf) (Вольт) = 2,0 Вольт
  3. Рабочее напряжение (Vs) (Вольт) = 12 Вольт

Это формула закона Ома, которую мы будем использовать для расчета номинала резистора:

Номинал резистора (Ом) = (Рабочее напряжение — Прямое напряжение светодиода) / Прямой ток светодиода
Номинал резистора (Ом) = (12-2.0) / 0,020

Номинал резистора нам нужен — 500 Ом. Поскольку резисторы на 500 Ом обычно не доступны, мы выберем следующее ближайшее значение: 560 Ом. Всегда выбирайте большее из двух значений близкого резистора. Это поможет гарантировать, что светодиодный индикатор будет оставаться ниже номинального значения If (максимального прямого тока).

Шаг 2: Расчет мощности резистора (Вт)

Теперь нам нужно выяснить, какой размер резистора использовать (1/8 Вт, 1/4 Вт, 1 Вт и т. Д.). Это тоже очень простая математика с использованием закона Ома:

  • Рассеиваемая мощность резистора (Вт) = напряжение (в квадрате) / номинал резистора

Мы знаем из шага 1, что напряжение составляет 10 Вольт (12 Вольт — 2.2/560 = 0,178

Резистор будет рассеивать 0,178 Вт или 178 мВт. Резистор на 1/4 Вт (250 мВт) справится с этим безопасно. Мы должны выбрать резистор 1/4 Вт, 560 Ом, номер детали Vetco NTE-QW156 — хороший выбор.

Затем мы выполняем те же вычисления в шагах 1 и 2 для зеленого и синего сегментов (Vf = 3,0, If = 20 мА). Значение резистора для зеленого и синего цветов: 470 Ом. Номер детали Vetco NTE-QW147 — резистор 470 Ом, 1/4 Вт.

В собранном виде наша схема светодиода RGB выглядит как на схеме ниже.Если вы подключите к источнику питания все 3 анода одновременно, светодиод будет светиться белым.

[Принципиальная схема светодиода RGB + резисторы]

Альтернативы использованию токоограничивающих резисторов:

Резисторы

— простой способ ограничить ток, но они неэффективны. Избыточная мощность тратится впустую в виде тепла. Лучшей альтернативой токоограничивающим резисторам является использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для отправки на светодиод импульсов напряжения, рассчитанных по времени и определенной длительности. PWM позволит вам управлять яркостью отдельных светодиодных сегментов, создавая великолепный массив различных цветовых комбинаций.ШИМ-управление RGB-светодиодами с помощью микроконтроллера Arduino будет обсуждаться в одном из следующих постов блога.

PS: Не хотите делать математику самостоятельно? Попробуйте этот крутой калькулятор светодиодного резистора: http://ledcalc.com/

Вернуться в блог

LED Tutorial — Изучите основы

Практически каждое потребительское устройство использует светоизлучающий диод (LED). Это универсальное устройство предлагает простой способ добавить индикатор в любой проект, потребляя при этом относительно небольшой ток.Как только их принцип работы будет понят, добавить их в любой проект — простая задача. Это руководство представляет собой упрощенное объяснение того, как работает светодиод и как выбрать резистор, ограничивающий ток. Учебного пособия по светодиодам здесь достаточно для использования светодиодов в проекте, но оно не предназначено для исчерпывающего объяснения.

Диод — это электронный компонент, который проводит электричество только в одном направлении. Номинальное «прямое напряжение» диода определяет минимальную разницу напряжений между анодом и катодом, позволяющую току течь.Например, рассмотрим диод с прямым напряжением 0,7 В. Если вы подадите +1 вольт на анод и 0 вольт на катод, то ток будет течь. Однако изменение направления напряжения для подачи 0 В на анод и + 1 В на катод предотвращает протекание тока!

«Светоизлучающий диод» (LED) — это вариант стандартного диода с такими же характеристиками. Очевидная разница в том, что когда ток проходит через светодиод, он генерирует видимый (невидимый) свет.

При рассмотрении технических характеристик светодиода следует обратить внимание на два основных показателя: «прямое напряжение» и «прямой ток».”

Прямое напряжение определяет величину напряжения, необходимого для протекания тока через диодный переход. Любое напряжение ниже этого уровня приводит к тому, что светодиод остается «разомкнутым» или непроводящим. Это открытое состояние также означает, что любые компоненты, включенные последовательно со светодиодом, также не будут иметь тока, протекающего через них!

Ток может проходить через светодиод, когда падение напряжения на нем достигает прямого напряжения. Более того, в любой момент времени на светодиодах падает только прямое напряжение.Это то, что отличает диод или светодиод от резистора.

Резистор называется линейным устройством, потому что ток, протекающий через него, напрямую зависит от приложенного напряжения и его сопротивления. (Возможно, вы знаете это как закон Ома.) Диод или светодиод — другое дело. Напряжение и ток имеют нелинейную зависимость.

А теперь рассмотрим практический пример. Рассмотрим светодиод с прямым напряжением 3,0 В. Что произойдет, если вы присоедините анод к положительной (+) клемме батареи AA (LR-6), а катод — к отрицательной (-) клемме? Светодиод что-нибудь сделает? Нет! Батарея AA (LR-6) имеет номинальное напряжение 1.5 вольт. Пока вы не добавите вторую батарею, светодиод не загорится.

То есть, если вы используете последовательно две штатные батарейки AA (LR-6) и подключите их к этому диоду, он загорится, и все в порядке, верно? Ну, нет. Внутри светодиода диодный переход превращается в (почти) короткое замыкание при приложении прямого напряжения. Такое поведение означает, что светодиод может потреблять ВЕСЬ ток, который он может от батареи. Это не очень хорошо, потому что вы закорачиваете аккумулятор! Это не только повредит аккумулятор, но и приведет к перегреву или разрушению светодиода!

Как упоминалось ранее, подача прямого напряжения приводит к короткому замыканию светодиода.Короче говоря, светодиод будет потреблять весь ток, который позволяет источник питания, и повредит себя. Таким образом, вы должны ограничить количество прямого тока, который может проходить через светодиод. Здесь появляется название «токоограничивающий резистор». Резистор, установленный последовательно со светодиодом, ограничивает ток, протекающий через него.

Диоды и светодиоды понижают постоянное напряжение независимо от протекающего через них тока. Таким образом, резистор и светодиод работают вместе. Резистор поддерживает постоянную величину тока, а светодиод удерживает падение напряжения на каждой константе.Следующий вопрос, который нужно решить, — какой резистор необходим?

Желтый светодиод Пример

Для расчета необходимого токоограничивающего резистора необходимо знать два свойства светодиода: его прямой ток (If) и прямое напряжение (Vf). В последнем разделе упоминается, что светодиод будет поддерживать постоянное падение напряжения на нем. Независимо от приложенного напряжения, он снизит только прямое напряжение (Vf) на себе. Используя таблицу для желтого светодиода (доступного на Sparkfun), мы видим эти два значения:

И…

Цель состоит в том, чтобы установить ток в прямом направлении для светодиода на уровне 20 мА, что означает, что светодиод будет опускаться на 1.8-2,2 В. В этом случае сделайте предположение, что на ЭТОМ светодиоде упадет 2 В.

Распространенным недоразумением является определение прямого тока. В таблице данных светодиода указан максимальный прямой ток, который может выдержать светодиод. В большинстве случаев этот ток составляет 20 мА. Использование светодиода на этом максимуме сокращает срок службы. Кроме того, он обеспечивает максимальную яркость светодиода. Если вам просто нужен световой индикатор, подумайте о гораздо меньшем значении, например 5 мА или даже 1 мА.

Закон Ома определяет значение R_LIMIT.R_LIMIT и светодиод включены последовательно. Это соединение означает, что их напряжения складываются, и величина тока, проходящего через них, одинакова. Светодиод падает на 2 вольта, оставляя 3 вольта для падения на R_LIMIT. Поскольку эти два компонента подключены последовательно, через оба будет протекать ток 20 мА.

Закон

Ома гласит, что сопротивление = напряжение / ток. Это означает, что R_LIMIT = 3,0 В / 20 мА = 150 Ом.

Значение используемого резистора зависит от того, какой светодиод выбран. Обычно он находится в диапазоне 150–470 Ом.В случае сомнений выберите немного большее значение сопротивления.

Диоды — это простые, но универсальные компоненты. Светодиоды расширяют эти свойства, включая свет.