Напруга живлення світлодіодів. Як дізнатися напруга
Опубликованно 28.09.2018 01:21
Обчислення напруги живлення світлодіода є необхідним кроком для будь-якого проекту електроосвітлення, і, на щастя, це зробити просто. Такі вимірювання необхідні, щоб розрахувати потужність світлодіодів, оскільки потрібно знати його струм і напруга. Потужність світлодіода розраховується шляхом множення струму на напругу. При цьому потрібно бути вкрай обережним при роботі з електричними ланцюгами, навіть при вимірах невеликих величин. У статті докладно розглянемо питання про те, як дізнатися напругу, щоб забезпечити правильну роботу світлодіодних елементів. Робота світлодіодів
Світлодіоди існує в різних кольорах, бувають двох і трибарвними, миготливими і міняють колір. Щоб користувач міг запрограмувати послідовність роботи світильника, використовуються різні рішення, які напряму залежать від напруги живлення світлодіода. Для підсвічування світлодіода мінімальна напруга (порогове), при цьому яскравість буде пропорційна току. Напруга на світлодіоді трохи збільшується з струмом, тому що є внутрішній опір. Коли струм занадто високий, діод нагрівається і перегорає. Тому струм обмежують до безпечної величини.
Резистор поміщається послідовно, оскільки для решітки діода потрібно набагато більш високу напругу. Якщо U зворотне, струм не тече, але для високого U (наприклад, 20 В) виникає внутрішня іскра (пробій), яка руйнує діод.
Як і для всіх діодів, струм протікає через анод і виходить через катод. На круглих діодах катод має більш короткий провід, а корпус має катодну бічну тарілку. Залежність напруги від типу світильника
Із збільшенням кількості світлодіодів високої яскравості, призначених для забезпечення заміни ламп для комерційного і внутрішнього освітлення, відбувається однаковий, якщо не більше, розповсюдження рішень електроживлення. З сотнями моделей від десятків виробників стає складно зрозуміти всі перестановки вхідних/вихідних напруг живлення світлодіода і значень вихідного струму/потужності, не кажучи вже про механічних розмірах і багатьох інших функціях для затемнення, дистанційного керування і захисту ланцюга.
На ринку є велика кількість різних світлодіодів. Їх відмінність визначені безліччю факторів, у виробництві світлодіодів. Напівпровідниковий макіяж є фактором, але технологія виготовлення і інкапсуляція також відіграють основну роль у визначенні характеристик світлодіодів. Перші світлодіоди були круглими, у вигляді моделей C (діаметр 5 мм) і F (діаметр 3 мм). Потім у реалізацію надійшли прямокутні діоди і блоки, які об'єднують кілька світлодіодів (мереж).
Напівсферична форма трохи нагадує лупу, яка визначає форму світлового променя. Колір випромінюючого елемента покращує дифузію і контрастність. Найбільш поширені позначення і форма ЛЭД: A: червоний діаметр 3 мм у тримачі для CI. B: червоний діаметр 5 мм, використовуваний в передній панелі. C: фіолетовий 5 мм. D: двоколірний жовтий і зелений. E: прямокутний. F: жовтий 3 мм. G: білий висока яскравість 5 мм. H: червоний 3 мм. K - анод: катод, позначений плоскою поверхнею під фланці. F: 4/100 мм анодний з'єднувальний провід. C: світловідбиваюча чашка. L: вигнута форма, діюча як збільшувальне скло. Специфікація пристроїв
Зведення різних параметрів світлодіодів і напруги живлення знаходиться в специфікаціях продавця. При виборі світлодіодів для конкретних застосувань необхідно розуміти їх відмінність. Існує безліч різних специфікацій світлодіодів, кожен з яких буде впливати на вибір конкретного виду. Основою специфікацій світлодіодів є колір, U і сила струму. LEDS мають тенденцію забезпечувати один колір.
Колір, що випромінюється світлодіодом, визначається з точки зору його максимальної довжини хвилі (lpk), тобто довжини хвилі, яка має максимальну світловіддачу. Зазвичай варіації процесу дають пікові зміни довжини хвилі до ± 10 нм. При виборі квітів у специфікації LED варто пам'ятати, що людське око найбільш чутливе до відтінкам або колірних варіацій навколо жовтої/помаранчевої області спектра - від 560 до 600 нм. Це може вплинути на вибір кольору або положення світлодіодів, що безпосередньо пов'язане з електричними параметрами. Світлодіодний струм і напруга
При роботі LED мають заданий падіння U, що залежить від використовуваного матеріалу. Напруга живлення світлодіодів в лампі також залежить від рівня струму. Світлодіоди є пристроями, керованими струмом, а рівень світла є функцією струму, зростання його збільшує вихід світла. Необхідно забезпечити таку роботу пристрою, щоб максимальний струм не перевищував допустиму межу, що може призвести до надмірного розсіюванню тепла всередині самого чіпа, зменшення світлового потоку і скорочення терміну служби. Для більшості LED потрібен зовнішній резистор, що обмежує струм.
Деякі світлодіоди можуть включати послідовний резистор, тому вказується, яке напруга живлення світлодіодів необхідно. Світлодіоди не допускають великого зворотного U. Воно ніколи не повинно перевищувати його заявлене максимальне значення, яке зазвичай досить мало. Якщо є ймовірність появи зворотного U на світлодіоді, то краще вбудувати захист у схему, щоб запобігти поломку. Зазвичай це можуть бути прості діодні схеми, які забезпечать належний захист будь-якого світлодіода. Не потрібно бути професіоналом, щоб це засвоїти. Джерело живлення для світлодіодів
Світлодіоди освітлення мають струмове харчування, а їх світловий потік пропорційний струму, що протікає через них. Струм пов'язаний з напругою живлення світлодіодів в лампі. Кілька діодів, з'єднані послідовно, мають рівний струм, що протікає через них. Якщо вони з'єднані паралельно, кожен світлодіод отримує однакову U, але різні поточні потоки через них з-за дисперсії ефекту на вольт-амперної характеристики. В результаті кожен діод випромінює інший світловий потік.
Тому при підборі елементів необхідно знати, яке напруга живлення в світлодіодів. Для роботи кожного на його клемах потрібно приблизно 3 вольта. Наприклад, 5-діодна серія вимагає приблизно 15 вольт на клемах. Щоб подавати регульований струм при достатньому U, LEC використовує електронний модуль, називаний драйвером.
Існує два рішення: Зовнішній драйвер встановлюється зовні світильника, з безпечним наднизькою напругою джерела живлення. Внутрішній вбудований ліхтар, тобто субодиниця з електронним модулем, що регулює струм.
Цей драйвер може харчуватися від мережі 230 В (клас I або клас II) або з безпечним наднизьким U (клас III), наприклад, при напрузі 24 в LEC рекомендує друге рішення для електропостачання, оскільки воно дає 5 основних переваг. Переваги підбору напруги ЛЭД
Правильний розрахунок напруги живлення світлодіодів в лампі має 5 ключових переваг: Безпечне наднизьке U, можливо, незалежно від кількості світлодіодів. Світлодіоди повинні встановлюватися послідовно, щоб гарантувати однаковий рівень струму в кожному з них з одного джерела. В результаті, чим більше світлодіодів, тим вище напруга на клемах світлодіодів. Якщо це пристрій з зовнішнім драйвером, тоді надчутливих напруга безпеки має бути значно вище. Інтеграція драйвера всередині ліхтарів дозволяє забезпечити повну установку системи безпечним наднизькою напругою (SELV), незалежно від кількості джерел світла. Більш надійна установка в стандарті проводки для світлодіодних ламп, з'єднаних паралельно. Драйвери забезпечують додатковий захист, особливо від підвищення температури, що гарантує триваліший термін служби при дотриманні напруги живлення світлодіодів для різних типів і струму. Більш безпечний введення в експлуатацію. Інтеграція живлення світлодіодів в драйвер дозволяє уникнути неправильного поводження в польових умовах і поліпшує їх здатність витримувати гаряче підключення. Якщо користувач підключить світильник зі світлодіодами тільки до зовнішнього драйверу, який вже включений, це може викликати перенапруження світлодіодів при їх підключенні і, отже, їх руйнування. Просте обслуговування. Будь-які технічні проблеми легше видно у світлодіодних лампах з джерелом напруги. Розсіювання потужності і тепла
Коли падіння U на опорі важливо, потрібно правильно підібрати резистор, здатний розсіювати необхідну потужність. Споживання струму 20 мА може здатися низьким, але розрахована потужність говорить про зворотне. Так, наприклад, для падіння напруги на 30 резистор повинен розсіювати 1400 Ом. Розрахунок потужності, що розсіюється P = (Ures x Ures) / R,
де: P - значення потужності, що розсіюється резистором, яка обмежує струм в світлодіоді, Вт; U - напруга на резисторі (у вольтах); R - значення резистора, Ом.
P = (28 х 28) / 1400 = 0,56 Вт.
Напруга живлення світлодіода 1 вт не витримало б перегрів протягом тривалого часу, так і 2 Вт теж дуже швидко виходили б з ладу. Для цього випадку необхідно паралельно підключити два резистора 2700 Ом / 0,5 Вт (або два резистора 690 Ом / 0,5 Вт в ряд) для рівномірного розподілу розсіювання тепла. Тепловий контроль
Пошук оптимальної потужності для системи допоможе дізнатися більше про контроль тепла, який знадобиться для надійної роботи ЛЭД, оскільки світлодіоди виділяють тепло, яке може бути дуже небезпечним для пристрою. Занадто багато тепла змусить світлодіоди виробляти менше світла, а також скорочують час експлуатації. Для світлодіоди з напругою живлення 1 вт потужності рекомендується шукати радіатор з параметрами 3 квадратних дюйма для кожного вата світлодіодів.
В даний час світлодіодна промисловість зростає досить швидкими темпами і важливо знати різницю в світлодіодах. Це загальне питання, оскільки вироби можуть варіюватися від дуже дешевих до дорогих. Потрібно бути обережними у купівлі дешевих світлодіодів, так як вони можуть працювати відмінно, але, як правило, не працюють довго і швидко горять з-за поганих параметрів. При виготовленні світлодіодів виробник вказує в паспортах характеристики з середніми значеннями. З цієї причини покупці не завжди знають точні характеристики світлодіодів по світловому потоку, кольором і прямій напрузі. Визначення прямої напруги
Перед тим, як дізнатися напруга живлення світлодіода, встановлюють відповідні налаштування мультиметра: струм і U. Перед тестуванням встановлюють опір на найвище значення, щоб уникнути перегорання світлодіода. Це можна зробити просто: затискають висновки мультиметра, регулюють опір до тих пір, поки струм не досягне 20 мА і фіксують напруга і струм. Для того щоб виміряти пряме напруга світлодіодів знадобляться: Світлодіоди для перевірки. Джерело U світлодіода з параметрами вище, ніж світлодіодний індикатор постійної напруги. Мультиметр. Затискачі Alligator, щоб утримати світлодіод на тестових проводах для визначення напруги живлення світлодіодів у світильниках. Проводи. Змінний резистор 500 або 1000 Ом.
Первинний струм синього світлодіода становив 3,356 при 19,5 мА. Якщо використовуються напругу 3,6 В, значення резистора для використання розраховують за формулою R = (3,6-3,356 В) / 0,0195 А) = 12,5 Ом. Для вимірювання світлодіодів високої потужності виконують ту ж процедуру і встановлюють струм, швидко утримуючи значення на мультиметре.
Вимірювання напруги живлення smd світлодіодів високої потужності з прямим струмом> 350 мА може бути трохи складним, тому що, коли вони швидко нагріваються, U різко падає. Це означає, що струм буде вище при заданому U. Якщо користувач не встигне, він повинен буде остудити світлодіод до кімнатної температури, перш ніж знову виконувати вимірювання. Можна використовувати 500 Ом або 1 кОм. Щоб забезпечити грубу і точну настройку або послідовно підключати змінний резистор більш високого і низького діапазону. Альтернативне визначення вольтажу
Першим кроком для розрахунку споживання енергії світлодіодами є визначення напруги світлодіода. Якщо немає мультиметра під рукою, можна вивчити дані виробника і знайти паспортне U світлодіодного блоку. В якості альтернативи можна оцінити U, грунтуючись на кольорі світлодіодів, наприклад, напруга живлення білого світлодіода 3,5 Ст.
Після того, як заміряне напруга світлодіода, визначають струм. Його можна виміряти безпосередньо за допомогою мультиметра. Дані заводу - виробника дають приблизну оцінку струму. Після цього можна дуже швидко і легко обчислити енергоспоживання світлодіодів. Щоб розрахувати споживання енергії світлодіодом, просто множать U світлодіода (у вольтах) на струм світлодіода (в амперах).
Результат, що вимірюється в ватах - це потужність, яку використовують світлодіоди. Наприклад, якщо світлодіод має U 3,6 і струм 20 міліампер, він буде використовувати 72 мілліватт енергії. Залежно від розміру і масштабу проекту показання напруги і струму можуть вимірюватися в менших або більших одиницях, ніж базовий струм або ват. Може знадобитися перетворення одиниць. При виконанні цих розрахунків пам'ятають, що 1000 мілліватт одно одному ватту, а 1000 міліампер одно одному амперу. Тест світлодіода з допомогою мультиметра
Щоб протестувати світлодіод і дізнатися, чи працює він і який вибрати колір - застосовується мультиметр. Він повинен мати диодную тестову функцію, яка позначається символом діода. Потім для тестування закріплюють вимірювальні шнури мультиметра на ніжках світлодіода: Підключають чорний шнур на катоді (-) і червоний шнур на аноді (+), якщо користувач помиляється світлодіод не світиться. Подають невеликий струм датчикам і якщо видно, що світлодіод злегка світиться, то він справний. При перевірці мультиметра потрібно враховувати колір світлодіода. Наприклад, жовтий (бурштиновий) світлодіодний тест - граничне напруга світлодіода 1636 мВ або 1,636 В. Якщо протестований білий світлодіод або синій світлодіод, порогове напруга вище 2,5 або 3 Ст.
Для перевірки діода показник на дисплеї повинен знаходитися в межах від 400 до 800 мВ в одному напрямку і не показувати в зворотному напрямку. Нормальні світлодіоди мають порогові U, наведені в таблиці нижче, але для того ж кольору можуть мати значні відмінності. Максимальний струм складає 50 мА, але рекомендується не перевищує 20 мА. При 1-2 мА діоди вже добре світяться. Граничне U світлодіода
Тип світлодіода
V до 2 мА
V до 20 мА
Інфрачервоний
1,05
1.2
Напруга живлення червоного світлодіода
1,8
2,0
Жовтий
1,9
2,1
Зелений
1,8
2,4
Білий
2,7
3,2
Синій
2,8
3,5
Якщо акумулятор повністю заряджений, то при 3,8 В струм складає всього 0,7 мА. В останні роки світлодіоди досягли значного прогресу. Існують сотні моделей, діаметром 3 мм і 5 мм Є більш потужні діоди діаметром 10 мм або в спеціальних корпусах, а також діоди для монтажу на друкованій платі довжиною до 1 мм. Запуск світлодіодів від джерела змінного струму
Світлодіоди зазвичай вважаються пристроями постійного струму, що працюють від декількох вольт постійного струму. У малопотужних додатках з невеликою кількістю світлодіодів це цілком прийнятний підхід, наприклад, у мобільних телефонах, де живлення від акумулятора постійного струму, але інші додатки, наприклад лінійна система освітлення смуг, що простягається на 100 м навколо будівлі, не може функціонувати на такій схемі.
Привід постійного струму страждає від втрат на відстані, що вимагає використання більш високих U приводу з самого початку, а також додаткових регуляторів, які втрачають електроенергію. Змінний струм спрощує використання трансформаторів для зниження U до 240 або 120 В змінного струму від кіловольт, які використовуються в лініях електропередачі, що набагато більш проблематично для постійного струму. Для запуску будь-яких типів світлодіодів напругою живлення з мережі (наприклад, 120 В змінного струму) потрібно електроніка між джерелом живлення і самими пристроями для забезпечення постійного U (наприклад, 12 В постійного струму). Важлива здатність керування декількома світлодіодами.
Lynk Labs розробила технологію, яка дозволяє здійснювати живлення світлодіода від змінної напруги. Новий підхід полягає в розробці AC-світлодіодів, які можуть працювати безпосередньо від джерела живлення змінного струму. Багато автономні світлодіодні світильники просто мають трансформатор між настінного розеткою і пристосуванням для забезпечення необхідного постійного U.
Ряд компаній розробила світлодіодні лампочки, які вгвинчуються безпосередньо в стандартні роз'єми, але вони незмінно також містять мініатюрні схеми, які перетворюють змінний струм у постійний, перш ніж вступати на світлодіоди.
Стандартний червоний або помаранчевий світлодіод має граничне U від 1,6 до 2,1 В, для жовтого або зеленого світлодіодів напруга від 2,0 до 2,4 В , а для синього, рожевого або білого - це напруга приблизно від 3,0 до 3,6 Ст. У наведеній нижче таблиці наведені деякі типові значення напруг. Значення в дужках відповідають самим близьким нормалізованим значень в серії E24.
Характеристики напруги живлення для світлодіодів показано в таблиці нижче.
Позначення: STD - стандартний світлодіод; HL - світлодіодний індикатор високої яскравості; FC - низького споживання.
Цих даних достатньо, щоб користувач міг самостійно визначити необхідні параметри пристроїв для світлового проекту. Автор: Іван Фролов 24 Вересня, 2018
Категория: Технологии