kategória: Praktická elektronika, Všetko o LED
Počet zobrazení: 445777
Komentáre k článku: 28
Dobré a zlé vzory zapojenia LED
V predchádzajúcich článkoch boli opísané rôzne problémy súvisiace s pripojením diód LED. Ale nemôžete napísať všetko do jedného článku, takže musíte pokračovať v tejto téme. Tu budeme hovoriť o rôznych spôsoboch zapnutia LED.
Ako je uvedené v uvedených článkoch, LED je aktuálne zariadenie, t.j. prúd cez neho musí byť obmedzený odporom. Ako už bol tento rezistor vypočítaný, nebudeme tu opakovať, ale znova dáme vzorec, len pre prípad.
Obrázok 1
Tu je hore. - napájacie napätie, Uad. - pokles napätia cez LED, R - odpor obmedzovacieho odporu, I - prúd cez LED.
Napriek celej teórii však čínsky priemysel vyrába všetky druhy suvenírov, drobností, zapaľovačov, v ktorých je LED zapnutá bez obmedzenia odporu: iba dve alebo tri diskové batérie a jedna LED. V tomto prípade je prúd obmedzený vnútorným odporom batérie, ktorej výkon jednoducho nestačí na spálenie LED.
Ale tu, okrem vyhorenia, je tu ďalšia nepríjemná vlastnosť - degradácia LED, ktorá je najrozmanitejšia u bielych a modrých LED: po chvíli sa jas žiarenia stáva celkom zanedbateľným, hoci prúd cez LED prúdi celkom dosť, na nominálnej úrovni.
To neznamená, že vôbec nesvieti, žiara je sotva viditeľná, ale už to nie je baterka. Ak k degradácii pri menovitom prúde nedôjde skôr ako po roku nepretržitej luminiscencie, potom pri nadhodnotenom prúde, možno tento jav očakávať o pol hodiny. Toto zahrnutie LED by sa malo nazvať zlé.
Takúto schému možno vysvetliť iba túžbou ušetriť na jednom odpore, spájke a mzdových nákladoch, čo je pri veľkom rozsahu výroby zjavne opodstatnené. Navyše zapaľovač alebo prívesok na kľúče je jednorazová lacná vec: plyn sa vybil alebo sa vybila batéria - jednoducho vyhodili suvenír.
Obrázok 2. Schéma je zlá, ale používa sa pomerne často.
Veľmi zaujímavé veci vyjdú (samozrejme náhodou), ak je podľa takejto schémy LED pripojená k napájaciemu zdroju s výstupným napätím 12V a prúdom najmenej 3A: dôjde k oslepujúcemu záblesku, pomerne silnému popu, zaznie dym a zostane dusivý zápach. Takže si spomínam na toto podobenstvo: „Je možné pozerať sa na Slnko cez ďalekohľad? Áno, ale iba dvakrát. Raz ľavým okom, druhý pravým. “ Mimochodom, pripojenie LED bez obmedzovacieho odporu je najbežnejšou chybou medzi začiatočníkmi a rád by som na to upozornil.
Ak chcete túto situáciu napraviť, predĺžiť životnosť LED, obvod by mal byť mierne upravený.
Obrázok 3. Dobré rozloženie, správne.
Je to taký systém, ktorý by sa mal považovať za dobrý alebo správny. Ak chcete skontrolovať, či je hodnota odporu R1 správne uvedená, môžete použiť vzorec znázornený na obrázku 1. Predpokladáme, že úbytok napätia na LED 2V, prúd 20 mA, napätie 3 V v dôsledku použitia dvoch prstových batérií.
Vo všeobecnosti sa nemusíte snažiť obmedziť prúd na úroveň maximálnej povolenej hodnoty 20 mA, môžete napájať LED diódu nižším prúdom, teda aspoň miliampér 15 ... 18. V tomto prípade dôjde k veľmi malému zníženiu jasu, ktoré si ľudské oko v dôsledku vlastností zariadenia vôbec nevšimne, ale životnosť LED sa výrazne zvýši.
Ďalší príklad slabo zapnutých LED diód nájdete v rôznych baterkách, ktoré sú už výkonnejšie ako krúžky na kľúče a zapaľovače. V tomto prípade je určitý počet LED, niekedy dosť veľkých, jednoducho pripojený paralelne a tiež bez obmedzovacieho odporu, ktorý opäť pôsobí ako vnútorný odpor batérie.Takéto baterky sa často často opravujú práve kvôli vyhoreniu diód LED.
Obrázok 4. Úplne zlá schéma zapojenia.
Zdá sa, že situácia uvedená na obrázku 5 môže túto situáciu napraviť. Len jeden odpor, a zdá sa, sa zlepšil.
Obrázok 5. To je už o niečo lepšie.
Ale takéto začlenenie trochu pomôže. Faktom je, že v prírode jednoducho nie je možné nájsť dve identické polovodičové zariadenia. Preto napríklad tranzistory rovnakého typu majú rozdielny zisk, aj keď pochádzajú z rovnakej výrobnej šarže. Tyristory a triaky sú tiež rôzne. Niektoré sa otvárajú ľahko, zatiaľ čo iné sú také ťažké, že ich treba opustiť. To isté sa dá povedať o LED - dve úplne identické, najmä tri alebo celá partia, je jednoducho nemožné ich nájsť.
Poznámka k téme. V dátovom hárku zostavy LED SMD-5050 (tri nezávislé LED diódy v jednom kryte) sa neodporúča zahrnutie zobrazené na obrázku 5. Rovnako ako v dôsledku rozptylu parametrov jednotlivých diód LED, rozdiel v ich žiara môže byť viditeľný. A zdá sa, v jednom prípade!
LED diódy samozrejme nemajú žiadny zisk, ale existuje taký dôležitý parameter, ako je priamy pokles napätia. A aj keby sa LED dali z jednej technologickej dávky, z jedného balíka, potom v nej jednoducho nebudú dve rovnaké. Preto bude prúd všetkých LED diód odlišný. Táto LED, v ktorej bude prúd najvyšší a skôr či neskôr prekročí nominálnu hodnotu, sa rozsvieti skôr, ako všetci ostatní.
V súvislosti s touto nešťastnou udalosťou prechádza všetok možný prúd dvoma prežívajúcimi LED, ktoré prirodzene presahujú nominálnu hodnotu. Koniec koncov bol odpor vypočítaný „pre tri“, pre tri LED. Zvýšený prúd spôsobí zvýšené zahriatie kryštálov LED a ten, ktorý je „slabší“, tiež vyhorí. Posledná LED tiež nemá inú možnosť, ako nasledovať príklad svojich kamarátov. Takáto reťazová reakcia sa získa.
V tomto prípade slovo „horieť“ znamená jednoducho prerušiť obvod. Môže sa však stať, že v jednej z diód LED dôjde k skratu, ktorý posunie zostávajúce dve diódy LED. Prirodzene, určite pôjdu von, aj keď prežijú. Pri takejto poruche sa odpor intenzívne zahrieva a nakoniec môže vyhorieť.
Aby sa tomu zabránilo, musí sa obvod mierne zmeniť: pre každú LED dajte nainštalovať vlastný odpor, ktorý je znázornený na obrázku 6.
Obrázok 6. LED diódy tak vydržia veľmi dlho.
Tu je všetko podľa potreby, všetko podľa pravidiel návrhu obvodu: prúd každej LED bude obmedzený odporom. V takomto obvode sú prúdy cez LED navzájom nezávislé.
Toto zahrnutie však nespôsobuje veľké nadšenie, pretože počet rezistorov sa rovná počtu LED. Chcel by som však mať viac diód LED a menej odporov. Ako byť?
Cesta z tejto situácie je pomerne jednoduchá. Každá LED musí byť nahradená reťazou LED zapojených do série, ako je znázornené na obrázku 7.
Obrázok 7. Paralelné začlenenie vencov.
Náklady na také zlepšenie bude zvýšenie napájacieho napätia. Ak na jednu LED stačí iba jeden volt, nemôžu byť z tohto napätia zapálené ani dve LED zapojené do série. Aké napätie je potrebné na zapnutie girlandy LED? Alebo iným spôsobom, koľko diód LED možno pripojiť k zdroju energie s napätím, napríklad 12V?
Pozn. Termín „girlanda“ by sa mal chápať nielen ako ozdoba vianočného stromu, ale aj ako akékoľvek osvetľovacie LED zariadenie, v ktorom sú LED zapojené sériovo alebo paralelne. Hlavná vec je, že existuje viac ako jedna LED. Veniec, je to tiež veniec v Afrike!
Na získanie odpovede na túto otázku stačí jednoducho rozdeliť napájacie napätie poklesom napätia na LED. Vo väčšine prípadov sa pri výpočte tohto napätia berie 2V. Potom sa ukáže 12/2 = 6.Nezabudnite však, že určitá časť napätia musí zostať pre zhášací odpor, najmenej volt 2.
Ukázalo sa, že na LED zostáva iba 10V a počet LED sa zmení na 10/2 = 5. V tejto situácii, aby sa dosiahol prúd 20 mA, musí mať obmedzovací odpor menovitú hodnotu 2V / 20mA = 100Ohm. Výkon rezistora bude P = U * I = 2V * 20mA = 40mW.
Takýto výpočet je celkom pravdivý, ak je predpísané napätie LED v girlande, ako je uvedené, 2V. Je to táto hodnota, ktorá sa vo výpočtoch často berie ako určitý priemer. V skutočnosti však toto napätie závisí od typu LED, od farby žiara. Preto by ste pri výpočte sedmokrásk mali zamerať na typ LED. Pokles napätia pre rôzne typy LED diód je uvedený v tabuľke na obrázku 8.
Obrázok 8. Pokles napätia na LED rôznych farbách.
Teda pri 12 V napájacom napätí mínus pokles napätia cez odpor obmedzujúci prúd, je možné pripojiť celkom 10 / 3,7 = 2,7027 bielych LED. Nemôžete však odrezať časť LED, takže je možné pripojiť iba dve LED. Tento výsledok sa získa, ak z tabuľky vezmeme maximálnu hodnotu poklesu napätia.
Ak do výpočtu nahradíme 3V, potom je zrejmé, že je možné pripojiť tri LED. V tomto prípade zakaždým musíte starostlivo spočítať odpor obmedzovacieho odporu. Ak sa u skutočných diód LED zistí pokles napätia 3,7 V alebo možno vyšší, nemusia sa rozsvietiť tri LED. Takže je lepšie sa zastaviť o dve.
V zásade nezáleží na tom, akú farbu budú mať LED diódy, len pri výpočte budete musieť brať do úvahy rôzne úbytky napätia v závislosti od farby žiarovky LED. Hlavná vec je, že sú navrhnuté pre jeden prúd. Je nemožné zostaviť nepretržitý veniec LED, z ktorých niektoré majú prúd 20 mA a inú časť 10 miliampérov.
Je zrejmé, že pri prúde 20 mA budú LED diódy s menovitým prúdom 10 mA jednoducho vyhorieť. Ak obmedzíte prúd na 10 mA, potom sa 20 miliampérov nerozsvieti jasne, ako v prípade spínača s LED: môžete vidieť v noci, nie popoludní.
Aby sa život uľahčil sebe, rádioamatéri vyvíjajú rôzne kalkulačkové programy, ktoré uľahčujú všetky druhy bežných výpočtov. Napríklad programy na výpočet indukčnosti, filtre rôznych typov, stabilizátory prúdu. Existuje taký program na výpočet veniec LED. Snímka obrazovky takého programu je zobrazená na obrázku 9.
Obrázok 9. Screenshot programu „Výpočet_resistance_resistor_Ledz_“.
Program funguje bez inštalácie do systému, stačí ho stiahnuť a používať. Všetko je také jednoduché a jasné, že sa vôbec nevyžaduje vysvetlenie snímky obrazovky. Všetky LED diódy musia mať samozrejme rovnakú farbu a rovnaký prúd.
Pozri tiež z predtým publikovaných na webe: Ako pripojiť LED k svetelnej sieti
Hraničné odpory sú, samozrejme, dobré. Ale iba vtedy, keď je známe, že tento veniec bude poháňaný stabilizovaný zdroj 12 V js a prúd cez LED diódy nepresiahnu vypočítanú hodnotu. Ale čo keď jednoducho neexistuje zdroj s napätím 12V?
Takáto situácia môže nastať napríklad v nákladnom automobile s napätím 24 V palubnej siete. Na prekonanie tejto krízovej situácie pomôže súčasný stabilizátor napríklad „SSC0018 - nastaviteľný stabilizátor prúdu 20,600 mA“. Jeho vzhľad je znázornený na obrázku 10. Takéto zariadenie je možné zakúpiť v internetových obchodoch. Cena vydania je 140 ... 300 rubľov: všetko záleží na fantázii a arogancii predávajúceho.
Obrázok 10. Nastaviteľný regulátor prúdu SSC0018
Špecifikácie stabilizátora sú uvedené na obrázku 11.
Obrázok 11. Technické charakteristiky stabilizátora prúdu SSC0018
Prúdový stabilizátor SSC0018 bol pôvodne navrhnutý na použitie v LED osvetľovacích telách, ale dá sa použiť aj na nabíjanie malých batérií. Používanie SSC0018 je pomerne jednoduché.
Odpor záťaže na výstupe stabilizátora prúdu môže byť nula, jednoducho môžete skratovať výstupné svorky. Stabilizátory a zdroje prúdu sa napokon nebojí skratov. V tomto prípade bude výstupný prúd menovitý. Ak nastavíte 20mA, bude toho toľko.
Z vyššie uvedeného je možné vyvodiť záver, že na výstup stabilizátora prúdu je možné priamo pripojiť milimeter jednosmerného prúdu. Takéto pripojenie by sa malo začať od najvyššieho limitu merania, pretože nikto nevie, aký je tam regulovaný prúd. Potom jednoducho otočte ladiaci rezistor a nastavte požadovaný prúd. V takom prípade samozrejme nezabudnite pripojiť napájací stabilizátor prúdu SSC0018. Obrázok 12 zobrazuje schému zapojenia SSC0018 na napájanie LED pripojených paralelne.
Obrázok 12. Pripojenie na paralelné napájanie LED diód
Všetko je tu zrejmé z diagramu. Pre štyri LED diódy so spotrebným prúdom 20 mA musí byť každý výstup stabilizátora nastavený na prúd 80 mA. V tomto prípade je na vstupe stabilizátora SSC0018 potrebné trochu viac napätia, ako je pokles napätia na jednej LED, ako je uvedené vyššie. Samozrejme je vhodné väčšie napätie, ale to povedie len k dodatočnému zahriatiu stabilizačného čipu.
Pozn. Ak by na obmedzenie prúdu rezistorom malo napätie zdroja energie mierne prekročiť celkové napätie na LED, iba dve volty, potom by pri normálnej činnosti stabilizátora prúdu SSC0018 mal byť tento prebytok mierne vyšší. Nie menej ako 3 ... 4V, inak sa regulačný prvok stabilizátora jednoducho neotvorí.
Obrázok 13 zobrazuje pripojenie stabilizátora SSC0018, keď sa používa girlanda z niekoľkých sériovo zapojených LED.
Obrázok 13. Napájanie sériového reťazca pomocou stabilizátora SSC0018
Obrázok je prevzatý z technickej dokumentácie, takže sa pokúste vypočítať počet diód LED vo veniec a konštantné napätie potrebné zo zdroja napájania.
Prúd naznačený na okruhu, 350 mA, umožňuje dospieť k záveru, že veniec je zostavený z výkonných bielych LED diód, pretože, ako je uvedené vyššie, hlavným účelom stabilizátora SSC0018 sú zdroje svetla. Pokles napätia na bielej LED je do 3 ... 3,7 V. Na výpočet by ste mali vziať maximálnu hodnotu 3,7 V.
Maximálne vstupné napätie stabilizátora SSC0018 je 50V. Od tejto hodnoty 5 V, potrebné pre samotný stabilizátor, zostáva 45 V. Toto napätie môže byť "osvetlené" 45 / 3,7 = 12,161621 ... LED. Malo by sa to samozrejme zaokrúhliť na 12.
Počet diód LED môže byť menší. Potom bude potrebné znížiť vstupné napätie (zatiaľ čo výstupný prúd sa nezmení, zostane 350 mA ako bol nastavený), prečo by som mal napájať 50 V až 3 LED, aj tie výkonné? Takéto výsmechy môžu skončiť zlyhaním, pretože výkonné LED diódy nie sú v žiadnom prípade lacné. Aké napätie je potrebné na pripojenie troch výkonných LED diód, tí, ktorí chcú, ale vždy ich nájdu, môžu počítať sami.
Nastaviteľný stabilizátor prúdu SSC0018 zariadenie je celkom dobré. Ale celá otázka znie, je to vždy potrebné? A cena zariadenia je trochu mätúca. Aká môže byť cesta z tejto situácie? Všetko je veľmi jednoduché. Vynikajúci regulátor prúdu sa získava z integrovaných stabilizátorov napätia, napríklad zo série 78XX alebo LM317.
Na vytvorenie takéhoto stabilizátora prúdu založeného na stabilizátore napätia sú potrebné iba 2 diely. Samotný stabilizátor a jeden jediný odpor, ktorého odpor a sila pomáhajú vypočítať program StabDesign, ktorého snímka obrazovky je zobrazená na obrázku 14.
obrázok 14. Výpočet stabilizátora prúdu pomocou programu StabDesign.
Program nevyžaduje zvláštne vysvetlenia. V rozbaľovacej ponuke Typ sa vyberie typ stabilizátora, v riadku I sa nastaví požadovaný prúd a stlačí sa tlačidlo Vypočítať. Výsledkom je odpor rezistora R1 a jeho sila. Na obrázku bol výpočet vykonaný pre prúd 20 mA.To je prípad, keď sú LED zapojené sériovo. Pri paralelnom pripojení sa prúd vypočíta rovnakým spôsobom, ako je znázornené na obr.
LED girlanda je pripojená namiesto rezistora R8, ktorý symbolizuje zaťaženie stabilizátora prúdu. Je dokonca možné pripojiť iba jednu LED. V tomto prípade je katóda spojená so spoločným drôtom a anóda s odporom R1.
Vstupné napätie uvažovaného stabilizátora prúdu je v rozsahu 15 ... 39 V, pretože sa používa stabilizátor 7812 so stabilizačným napätím 12V.
Zdá sa, že toto je koniec príbehu o LED. Existujú však aj pásy LED, o ktorých sa bude diskutovať v ďalšom článku.
Pokračovanie článku: Použitie LED pásov
Boris Aladyshkin
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: