Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ток пропускаемый через светодиоды

Светодиод на *** ватт

индикаторный светодиод

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

Мощный светодиод

светодиодный череп

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

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

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

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

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

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

Читайте так же:
Сенсорные выключатели света livolo производство

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

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

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

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

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

Введение

Светодиод (Light Emitting Diode, LED) — это полупроводниковый диод, способный излучать свет, когда к нему приложено напряжение в прямом направлении. По сути, это диод, преобразующий электрическую энергию в световую. В зависимости от материала из которого изготовлен светодиод, он может излучать свет разной длины волны (разного цвета) и иметь различные электрические характеристики.

Светодиоды применяются во многих сферах нашей жизни в качестве средств отображения визуальной информации. Например, в виде одиночных излучателей или в виде конструкций из нескольких светодиодов — семисегментных индикаторов, светодиодных матриц, кластеров и так далее. Также в последние годы светодиоды активно занимают сегмент осветительных приборов. Их используют в автомобильных фарах, фонарях, светильниках и люстрах.

Читайте так же:
Снизить ток подсветки ob3350

Применение светодиодов

Обозначение светодиода на схеме

На электрических схемах светодиод обозначается символом диода с двумя стрелками. Стрелки направлены от диода, символизируя световое излучение. Не путай с фотодиодом, у которого стрелки направлены к нему.

На отечественных схемах буквенное обозначение одиночного светодиода — HL.

Обозначение светодиода

Выводы и маркировка светодиода

Стандартный одноцветный светодиод имеет два вывода — это анод и катод. Определить какой из выводов является анодом, можно визуально. У светодиодов с проволочными выводами анод обычно длиннее катода.

где у светодиода плюс

У SMD светодиодов выводы одинаковые, но на обратной стороне обычно есть маркировка в виде треугольника или подобия буквы T. Анодом является вывод, к которому обращена одна сторона треугольника или верхняя часть буквы Т.

маркировка smd светодиода

Если не получается определить визуально где какие выводы, можно прозвонить светодиод. Для этого понадобится источник питания или адаптер, способный давать напряжение около 5 Вольт. Подключаем любой вывод светодиода к минусу источника, а второй подключаем к плюсовой клемме источника через сопротивление 200 — 300 Ом. Если светодиод подключен правильно, он засветится. В противном случае меняем выводы местами и повторяем процедуру.

Можно обойтись без резистора, если не подключать плюсовую клемму источника питания, а быстро «чиркнуть» ей по выводу светодиода. Но вообще подавать большое напряжение на светодиод, не ограничивая при этом ток, нельзя — он может выйти из строя!

Напряжение светодиода

Светодиод испускает свет, если к нему приложить напряжение в прямом направлении: к аноду — плюс, а к катоду — минус.

включение светодиода

Минимальное напряжение, при котором светодиод начинает светится, зависит от его материала. В таблице ниже приведены значения напряжений светодиодов при тестовом токе 20 мА и цвета, которые они излучают. Эти данные я взял из каталога светодиодов фирмы Vishay, различных даташитов и Википедии.

напряжения разных светодиодов

Самое большое напряжение требуется для голубых и белых светодиодов, а самое маленькое для инфракрасных и красных.

Излучение инфракрасного светодиода не видно человеческим глазом, поэтому такие светодиоды не применяются в качестве индикаторов. Они используются в различных датчиках, подсветках видеокамер. Кстати, если инфракрасный светодиод запитать и посмотреть на него через камеру мобильного телефона, то его свечение будет хорошо видно.

инфракрасный светодиод

В показанной таблице даны примерные значения напряжения светодиода. Обычно этого достаточно, чтобы его включить. Точную величину прямого напряжения конкретного светодиода можно узнать в его даташите в разделе Electrical Characteristics. Там указано номинальное значение прямого напряжения при заданном токе светодиода. Для примера заглянем в даташит на красный SMD светодиод фирмы Kingbright.

прямой ток светодиода

Вольт-амперная характеристика светодиода

Вольт-амперная характеристика светодиода показывает взаимосвязь между приложенным напряжением и током светодиода. На рисунке ниже показана прямая ветвь характеристики из того же даташита.

вольт-амперная характеристика светодиода

Если светодиод подключить к источнику питания (к аноду +, к катоду -) и с нуля постепенно повышать на нем напряжение, то ток светодиода будет меняться согласно этому графику. По нему видно, что после прохождения точки «загиба», ток через светодиод будет резко возрастать при небольших изменениях напряжения. Это как раз та причина, по которой светодиод нельзя подключать к любому источнику питания без резистора, в отличии от лампочки накаливания.

Чем выше ток, тем ярче светится светодиод. Однако повышать ток светодиода до бесконечности, естественно, нельзя. При большом токе светодиод перегреется и сгорит. Кстати, если сразу подать на светодиод высокое напряжение он даже может шлепнуть, как слабенькая петарда!

взрыв светодиода

Остальные характеристики светодиода

Какие еще характеристики светодиода представляют интерес с точки зрения практического использования?

Максимальная мощность рассеяния, максимальные значения постоянного и импульсного прямых токов и максимальное обратное напряжение. Эти характеристики показывают предельные значения напряжений и токов, которые не стоит превышать. Они описаны в даташите в разделе Absolute Maximum Ratings.

характеристики светодиода

Если приложить к светодиоду напряжение в обратном направлении, светодиод не засветится, да и вообще может выйти из строя. Дело в том, что при обратном напряжении может наступить пробой, в результате которого обратный ток светодиода резко возрастет. И если выделяемая на светодиоде мощность (обратный ток * на обратное напряжение) превысит допустимую — он сгорит. В некоторых даташитах дополнительно приводится и обратная ветвь вольт-амперной характеристики, из которой видно, при каком напряжении наступает пробой.

Интенсивность излучения (сила света)

Грубо говоря, это характеристика, определяющая яркость свечения светодиода при заданном тестовом токе (обычно 20 мА). Обозначается — Iv, а измеряется в микроканделах (mcd). Чем ярче светодиод, тем выше значение Iv. Научное определение силы света есть в википедии.

Также представляет интерес график зависимости относительной интенсивности излучения светодиода от прямого тока. У некоторых светодиодов, например, при увеличении тока интенсивность излучения растет все меньше и меньше. На рисунке приведено несколько примеров.

интенсивность излучения светодиода

Спектральная характеристика

Она определяет в каком диапазоне длин волн излучает светодиод, грубо говоря цвет излучения. Обычно приводится пиковой значение длины волны и график зависимости интенсивности излучения светодиода от длины волны. Я редко смотрю на эти данные. Знаю, например, что светодиод красный и мне этого достаточно.

Климатические характеристики

Они определяют диапазон рабочих температур светодиода и зависимости параметров светодиода (прямого тока и интенсивности излучения) от температуры. Если светодиод планируется использовать при высоких или низких температурах, стоит обратить внимание и на эти характеристики.

Как работает светодиод?

Материал статьи рассчитан на начинающих электронщиков, а потому я намеренно не касаюсь физики работы светодиода. Осознание того, что светодиод излучает фотоны в результате рекомбинации носителей заряда в области p-n перехода, не несет никакой полезной информации для практического использования светодиодов. Да и не только для использования, но и для понимания в принципе.

Однако, если вам хочется покопаться в этой теме, то даю направление, куда рыть — Пасынков В.В, Чиркин Л.К. «Полупроводниковые приборы» или Зи.С «Физика полупроводниковых приборов». Это ВУЗ`овские учебники — там все по-взрослому.

Шим для светодиодов

Светодиоды используются практически во всех технике вокруг нас. Правда иногда возникает необходимость регулировать их яркость (например, в фонариках, или мониторах). Самым простым выходом в этой ситуации, кажется изменить количество тока, пропускаемого через светодиод. Но это не так. Светодиод – довольно чувствительный компонент. Постоянное изменение количества тока может существенно сократить срок его работы, или вообще сломать. Так же надо учитывать, что нельзя использовать ограничительный резистор, так как в нем будет накапливаться лишняя энергия. При использовании батареек это недопустимо. Еще одна проблема при таком подходе – цвет света будет меняться.

Читайте так же:
Сенсорный выключатель для светодиодных лент 24в

Как регулируется яркость светодиодов?

Есть два варианта:

  • Регулирование ШИМ
  • Аналоговое

Эти методы контролируют проходящий через светодиод ток, но между ними есть определенные различия.
Аналоговое регулирование изменяет уровень тока, который проходит через светодиоды. А ШИМ регулирует частоту подачи тока.

ШИМ-регулирование

Выходом из этой ситуации может быть использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ). При такой системе светодиоды получают необходимый ток, а яркость регулируется с помощью подачи питания с высокой частотой. То есть, частота периода подачи изменяет яркость светодиодов.
Несомненный плюс ШИМ-системы – сохранение продуктивности светодиода. КПД составит около 90%.

Виды ШИМ-регулирования

  • Двухпроводная. Часто используется в системе освещения машин. Источник питания преобразователя должен иметь схему, которая формирует сигнал ШИМ на DC-выходе.
  • Шунтирующее устройство. Чтобы сделать период включении/выключения преобразователя используют шунтирующий компонент, который обеспечивает путь для выходного тока помимо светодиода.

Параметры импульсов при ШИМ

Частота следования импульсов не меняется, поэтому никаких требований в определении яркости света к ней нет. В данном случае, меняется только ширина, или время положительного импульса.

Частота импульсов

Даже с учетом того, что особых претензий к частоте нет, существуют граничные показатели. Они определяются чувствительностью глаза человека к мельканиям. Например, если в кино мелькания кадров должны составлять 24 кадра в секунду, чтобы наш глаз воспринимал его как одно движущееся изображение.
Чтобы мелькания света воспринимались как равномерный свет, частота должна составлять не меньше 200Гц. По верхним показателям ограничений нет, но ниже никак нельзя.

Как работает регулятор ШИМ

Для непосредственного управления светодиодами применяется транзисторный ключевой каскад. Обычно для них используют транзисторы, способные накапливать большие объемы мощности.
Это необходимо при использовании светодиодных лент или мощных светодиодах.
Для небольшого количества или невысокой мощности вполне достаточно использования биполярных транзисторов. Так же можно подключать светодиоды прямо к микросхемам.

Генераторы ШИМ

В системе ШИМ в качестве задающего генератора могут использовать микроконтроллер, или схема, состоящая из схем малой степени интеграции.
Так же возможно создание регулятора из микросхем, которые предназначены для импульсных блоков питания, или логические микросхемы К561, или интегральный таймер NE565.
Умельцы используют в этих целях даже операционный усилитель. Для этого на нем собирается генератор, который можно регулировать.
Одна из наиболее используемых схем основана на таймере 555. По сути, это обычный генератор прямоугольных импульсов. Частота регулируется конденсатором С1. при выходе у конденсатора должно быть высокое напряжение (это равно с соединением с плюсовым источником питания). А заряжается он тогда, когда на выходе присутствует низкое напряжение. Этот момент и дает получение импульсов разной ширины.
Еще одной популярной схемой является ШИМ на основе микросхемы UC3843. в этом случае схема включения изменена в сторону упрощения. Для того, чтобы управлять шириной импульса, используется подача регулирующего напряжения положительной полярности. На выходе в таком случае получается нужный импульсный сигнал ШИМ.
Регулирующее напряжение действует на выход так: при снижении широта увеличивается.

Как просто проверить светодиод мультиметром

Светодиоды, пришедшие на смену лампам накаливания, позволили сделать осветительные приборы более экономичными, безопасными и надежными. Многие начинающие радиолюбители сталкиваются с проблемой, как проверить светодиод мультиметром. В сегодняшней статье будет дано полное описание конструкции, разновидностям и способам проверки светодиодов.

Конструкция

Светодиод — это полупроводниковый элемент, по конструкции схожий с диодом. При прохождение через светодиод тока создается видимое глазу оптическое излучение. Данная деталь состоит из:

  1. Анода, через который подается положительный заряд.
  2. Катода, через который подается отрицательный заряд.
  3. Отражателя световых потоков.
  4. Излучающего полупроводникового чипа или кристалла.
  5. Рассеивателя свечения.

Типы светодиодов

Для ламп любых форм эта стандартная конструкция. Для достижения яркости, производители только увеличивают число слоев или количество кристаллов. Эти значения прямо влияют на мощность.

Разновидности

Светодиоды используются в различной технике. На данный момент существует 2 основных типа этих деталей:

  1. Индикаторные или DIP. Относятся к маломощным светодиодам. Работают при переменном напряжении до 3.5 вольт, с мощностью до 0.06 Вт. Используются в качестве световых индикаторов для различной электронной техники. Эти элементы используют для поверхностного монтажа для осветительных лент.Светодиод DIP
  2. Осветительные или мощные, работают при напряжении до 12 вольт, с мощностью в 2.6–3 Ватт. Используются для ламп и прожекторов освещения.Освтетильные-светодиоды

Технологии не стоят на месте. К лампам обычной конструкции, прибавились различные разновидности, отличающиеся только химическим составом кристалла.

  1. Филоментные. Лампы, позволяющие получить белое свечения, за счет покрытия люминофорным составом. Мощность этого типа светодиодов увеличена за счет использования 28 параллельно соединенных кристаллов.
  2. COB. Разработано за счет соединения кристаллов на алюминиевой подставке. Яркость свечения увеличивается за счет фокусировки покрытием из люминофора.
  3. OLED. Схожи с более ранними типами светодиодов. Яркость и угол свечения увеличены за счет использования полимерных материалов для изготовления светового излучателя.COB-светодиод
  4. Волоконные. Полностью синтетическая конструкция с добавлением люминофора и полимеров.Волоконные светодиоды

Принцип действия этих световых элементов остался прежним. Изменилось только потребляемое напряжение, повысилась мощность и надежность.

Принцип работы

Принцип работы любого типа ламп очень прост. Его можно описать как переход положительно заряженных частиц от одного полупроводникового материала к другому. В корпусе второго полупроводника есть «дыры», которые заполняясь заряженными частицами, выделяют световые фотоны. При переходе тока от одного полупроводника к другому, создается разница входящего и выходящего напряжения. Именно эта разница и создает световой поток светодиода. Увеличивается яркость за счет отражателя, который принимает сфокусированный свет и увеличивает его яркость.

Принцип работы светодиодов

Определение мощности

Значение рабочей мощности светодиода необходима для его правильного подключения в рабочую схему любого прибора. Многие сталкиваются с проблемой, как узнать мощность светодиода без маркировки на корпусе или упаковки. Есть 2 способа определения этого параметра.

Визуально

Светодиоды производятся различных размеров и цветов. По цвету и размеру можно узнать мощность этой детали:

  1. Маленькие инфракрасные работают от напряжения в 20 мА, при мощности менее 2 Ватт.
  2. Красные обладают рабочим напряжением до 15 мА при мощности до 1.7 Вт.
  3. Маленькие желтые обладают мощностью до 2.2 Вт.
  4. Зеленые от 1.9 до 3.6 Вт.
  5. Голубые от 2.5 до 3.6 Вт.
  6. Фиолетовые от 2.5 до 4 Вт.
  7. Большие желтые работают от напряжения до 300 мА, обладают мощностью 2.2 Ватт, при радиаторном охлаждении.
  8. Большие белые или розовые потребляют напряжение до 20 мА, при мощности до 3.6 Ватт.

Таблица маркировки светодиодов

Определить размер светодиода можно обычным штангенциркулем. Маленькими считаются детали от 3 до 10 мм.

Мультиметром

Определить мощность светодиода мультиметром не составит труда, если подключить все компоненты согласно схеме. Далее потребуется:

  1. Найти катод светодиода и подсоединить к нему один конец резистора 500 Ом.
  2. К аноду подключить «+» выход с блока питания.
  3. «Минус» от блока питания подключить ко второму концу резистора.
Читайте так же:
Электрический ток как светить

Для этой схемы потребуется блок питания с регулятором подачи напряжения. Далее:

  1. При помощи регулятора поднять напряжение и замерить его до и после проверяемого элемента. Оно должно быть одинаковым.
  2. Снова поднять и замерить напряжение.
  3. Повторять регулировку и замер напряжения до момента появления разницы.
  4. На этом моменте необходимо запомнить последнее значения в вольтах.
  5. Сменить резистор 500 Ом на схожий элемент с сопротивлением в 10 Ом.
  6. Поднять напряжение до рассчитанного значения.
  7. Переключить мультиметр в режим амперметра.
  8. Замерить мощность.

Определение мощности светодиодамультиметром

Данный способ не требует выпаивания из схемы, если светодиод уже подключен в цепь. Главное правильно определить полярность подключения.

Определение напряжения

Напряжение, при котором светодиод работает в обычном режиме, также является важным параметром. Определить на сколько вольт рассчитана деталь очень просто. Для этого нужно сначала определить полярность выводов детали. Новые элементы имеют более длинную «+» ножку. Если выводы одинаковой длинны, к обеим ножкам нужно подключить мультиметр в режиме прозвонки. Если соблюдена правильная полярность, светодиод должен засветиться слабым светом. Смена полярности не приведет к свечению. Далее идет описание как определить рабочее напряжение:

  1. К «+» ножке детали присоединить резистор до 510 Ом.
  2. К выходу резистора подключить «-» клемму блока питания на 12 вольт.
  3. «-» блока питания подключить ко второй ножке светодиода.
  4. Поднять напряжение блока питания до определенной точки яркого свечения. Регулировку подачи тока осуществлять постепенно, без резких скачков.
  5. Все это время замерять напряжение вольтметром.

Определение напряжения светодиода

Напряжение будет нарастать до момента открытия перехода внутри элемента. Открывшийся переход перестанет пропускать лишний ток. Это значение необходимо зафиксировать. Оно является рабочим напряжением светодиода. Если продолжить наращивать напряжение, PN переход может не выдержать и сгореть. При несоблюдении полярности, катод не станет пропускать электрический ток, что станет причиной потери работоспособности.

Причина неисправности

Светодиоды работают от определенного напряжения. На выходе, напряжение этой детали значительно меньше. Причина неисправности этих элементов заключается в скачках напряжения. В определенный момент, на кристалл подается напряжение, превосходящее порог открытия перехода, при этом увеличивается порог выходного напряжения. Светодиод прогорает. Определить неисправный элемент визуально можно по темной точке в центре. Если визуально определить неисправный элемент невозможно, в этом случае необходимо прозвонить деталь. Далее будет описан процесс прозвонки светодиода мультиметром.

Проверка светодиодов

Вариант 1

Проверка исправности светодиода мультиметром достаточно проста. Это можно сделать прямо на плате мультиметром, не выпаивая сам светоид. Для проверки понадобится только мультиметр, включенный в режим проверки диодов. Перед проверкой необходимо найти анод детали. Если соблюдена правильная полярность, деталь должна засветиться. Тест на работоспособность можно считать пройденным. Также на определение работоспособности влияет яркость свечения. Тусклый свет не показатель испорченной детали. Причиной может стать нехватка напряжения.

Проверка светодиода мультиметром

Вариант 2

Еще один простой способ проверить светодиоды возможен, если мультиметр оснащен гнездом для прозвонки транзисторов. В этом случае, чтобы проверить исправность светодиода мультиметром, его прозванивают в такой последовательности:

  1. Перевести мультиметр в режим прозвонки — hFE.
  2. В гнездо вставить светодиод, анод в отверстие «С», катод в отверстие «Е» (секция NPN).
  3. Яркое свечение детали укажет на ее исправность.

Проверка светодиода гнездо прозвонки

Часто после прозвонки, светодиоды не работают в схеме. Причина этому разница в силе тока мультиметра и рабочего напряжения. Для того чтобы точно определить пригодность детали необходимо выполнить прозвонку проверяемого светодиода мультиметром без выпаивания.

Вариант 3

Это способ проверки светодиодов, подключенных параллельно в осветительных лампах или лентах. Перед началом проверки необходимо посмотреть схему подключения и определить «+» вход. Сама проверка светодиода в этом случае будет выглядеть следующим образом:

  1. Установить тестер в режим замера постоянного тока.
  2. Включить прибор с неисправной деталью.
  3. Щуп «минус» подключит к «минусу» на плате.
  4. Щуп «+» подключить к вводному контакту, проверяемого элемента.
  5. Замерить напряжение.
  6. После замера, подключит «+» щуп к выходу детали.
  7. Если напряжение отсутствует, это показатель неисправности детали.

Проверка параллельных светодиодов

Подобный способ является опасным, так как проверка проводится с подключением в электрическую сеть. Часто причиной неисправности в лампах, работающих от постоянного напряжения, становится пробой диодного моста.

Вариант 4

Проверить сразу несколько светодиодов в цепи можно не выпаивая их из схемы. Напряжения 9 вольт, от которого работает мультиметр, вполне хватает для прозвонки сразу всех светодиодов.

  1. Тестер перевести в режим замера сопротивления.
  2. Определить полярность схемы подключения всех деталей.
  3. Согласно полярности, подключить один щуп к вводу первого светодиода.
  4. Второй щуп подключить к выходу последнего элемента.
  5. При отсутствии сопротивления, поочередно подключать щуп к выходу каждого следующего светодиода.

Проверка нескольких светодиодов

Появление показаний сопротивления, укажет на последний исправный светодиод в цепи. После него, необходимо осуществить поочередную прозвонку всех деталей, для выявления прогоревшего элемента. Если лампа собрана по двойной схеме, светодиоды во второй цепи могут быть запаяны наоборот. После проверки одной схемы, необходимо сменить полярность подключения тестера.

Заключение

Светодиоды очень чувствительны к перепадам напряжения. Любое увеличение может стать причиной неисправности. Перед подключением новой детали, необходимо четко знать потребляемое напряжение и мощность. Любое отклонение может нарушить целостность элемента и всей схемы. Светодиоды работают по схеме диодов, поэтому самой простой проверкой является прозвонкой в режиме диагностики целостности диодов.

Как подключать мощные светодиоды, от чего

Эта тема поможет вам разобраться с подключением мощных светодиодов, которые еще называют High Power LED
их мы используем для светодиодных ламп для растений или как их некоторые называют — фитоламп.
Многие плавают в вопросе, как подключать светодиоды, что следует учитывать, какие параметры. Много вопросов возникает на тему, от чего нужно запитать светодиоды. Чем же руководствоваться при подключении и сборе своей первой светодиодной лампы для выращивания рассады или других растений.

Подключение светодиодов очень простое, вспомните школьный курс физики и соблюдайте некоторые правила.
Как же правильно подключить светодиод, чтоб он не сгорел и светил Вам долго.
Главный параметр у светодиода — ток(I), а не напряжение (V),
т.е. светодиод надо запитывать стабилизированным током, величина которого указывается производителем на конкретный тип светодиодов.
Обычно 1W имеет максимально допустимый ток 350 mA
3W — максимум 700 мА и 5W — 1400 mA, но у пятиватных светодиодов могут отличаться из-за соединения нескольких чипов разными способами.
Запомните, превышение тока — верная смерть светодиода. Так же как и плохой теплоотвод, но про теплоотвод в другой раз.

Ток на светодиоды можно ограничить резистором и подключить от блока питания, а можно подключить к драйверу светодиодов (стабилизатору тока). Подключение светодиодов через драйвер является предпочтительнее, так как драйвер обеспечивает стабильный ток на светодиоде независимо от изменения напряжения на его входе.

Читайте так же:
Ob3354qp уменьшить ток подсветки

Подключение светодиода к драйверу.
Мы подключаем светодиоды последовательно. Плюс к минусу, плюс к минусу.
Плюс первого светодиода на вывод драйвера с плюсом и последнего светодиода минус к минусу драйвера.

Вложенный файл:

Вложенный файл:

При последовательном подключении светодиодов падение напряжения на светодиоде, указанное производителем, умножается на количество светодиодов в цепочке. Например, у нас 3 светодиода с номинальным током 350 mA. и падением напряжения 3.0 вольта, 3.0х3=9 вольт, т.е. нам будет нужен стабализированный источик тока 350 mA. 9 Вольт, а берём с запасом 10-12 вольт.
Можно использовать в цепочки светодиоды разной длины волны. Например, синие 445 и красные 660 нм, падение напряжения на них разное.
На синих 3,2-3,3 В, на красных 2,2 В , напряжения складываются и мы подбираем нужный источник питания, блок питания или драйвер для мощных светодиодов. Запас 15-20% принимайте это как должное.

Параллельное соединение —
плюс соединяется с плюсом, минус с минусом. При параллельном соединении суммируется ток, падение напряжения остаётся неизменным, т.е., если у Вас 3 светодиода с параметрами: 350 mA. 3.0 V., то 0.35+0.35+0.35=1.05 А. Вам нужен источник тока с параметрами 3-5 V. 1.05 А

Вложенный файл:

Вложенный файл:

Если мы используем драйвер для светодиодов, то резисторы нам не нужны.

Последовательно-параллельное соединение, можно использовать, но помнить, что нужно хорошо сбалансировать нагрузку в каждой ветви.
Иначе может получится перекос и одни светодиоды будут гореть ярко и скоро перегорят, а другие будут светить тускло.

В случае подключения светодиодов к источнику питания без стабилизации, нам нужно ограничить ток резистором.
Этот вариант для самых экономных, его можно использовать для экспериментов, а так же если не жалко светодиодов и денег.
Или если вам нужно подключить всего несколько светодиодов для подсветки растения, например 3-5 шт. которых возможно хватит для подсвечивания одного не большого растения. В общем я его не советую, это минимум защиты, минимум срока службы, минимум надёжности и высокая вероятность, что
лампа для растений вас подведёт в самый не подходящий час.

Но всё же, у нас есть лишний БП и нет денег. рассмотрим и такой вариант

Если поискать в интернете, легко найти онлайн программы для расчета сопротивления, там вы введёте параметры и получите сопротивление и мощность резистора, который вам нужно подключить.

Закон Ома из школы: U= R*I,
отсюда R = U/I , где R — сопротивление — измеряется в Омах ,
U — напряжение- измеряется в вольтах (В)
I — ток- измеряется в амперах (А).

Или вот пример, который я нашел в интернете:
Источник питания Vs = 12 в , светодиод — 2,0 в , 20 мА , найти R. Преобразуем миллиамперы в амперы: 20мА = 0.02 А . Теперь посчитаем R , R = 10/0.02 R = 500 Om. Так как на сопротивлении у нас рассеивается 10 вольт ( 12 — 2.0 ), необходимо посчитать мощность сопротивления (чтоб оно не сгорело) Р = U *I, считаем: P = 10*0.02A = 0.2Bт . R = 500 Om , 0.2Bт .
Просто подставьте свои параметры.

Подключение одного светодиода :

При последовательном подключении порядок расчета тот же, только нужно учесть, что падение напряжения на резисторе будет меньше, т.е. от источника питания (Vs) надо отнять суммарное падение напряжения на светодиодах (VL): VL = 3*2 =6В (источник у нас 12В значит 12 — 6 = 6В), подставляем R = 6/0,02 = 300 Ом. Считаем мощность Р = 6*0.02 = 0.12вт. Берём резистор 300 Ом 0.125 вт. от будет обогревателем

При последовательно-параллельном виде подключения расчёт резистора будет таким же, как и для последовательного подключения, следует лишь учесть, что потребление от источника питания увеличится в 3 раза (0.02 + 0.02 + 0.02 = 0.06 А) При подключении светодиода через резистор необходим стабилизированный источник питания, т.к. при изменении напряжения будет меняться ток, проходящий через диод.

Если вдруг вы решите стабилизировать ток, для этого есть простейший стабилизатор LM 317 (ЛМ 317)

Вложенный файл:

Напоминает он транзистор, имеет 3 вывода и поверхность для соединения с радиатором.

В таблице даны значения сопротивления (R1) и выходного тока (Iвых),

R, Om I, mA
3.9 320
1.8 700
1.3 1000

данную схему можно считать простейшим светодиодным драйвером. Следует учитывать, что при токе больше 350 мА микросхему следует ставить на радиатор. К достоинствам данной схемы можно отнести малое количество деталей и простоту изготовления.
Недостатки: низкий КПД, не достаточно защиты. Нужны дополнительные элементы, их нужно на чём-то крепить.

Драйвер светодиода или источник стабилизированного тока для питания светодиодов.
Существует много разных драйверов для светодиодов, что значительно упрощает разработку светотехнических приборов на основе светодиодов для различных целей и выбора компонентов.
Например: AC — DC драйвер работает от переменного входного напряжения. Бывает со входом, рассчитанным на 85 — 280 вольт или 12 — 24 вольта, может иметь в схеме корректор коэффициента мощности (ККМ), фильтры радиопомех, всевозможные защиты, повышающие надёжность и безопасность эксплуатации драйвера, и наличие или отсутствие гальванической развязки выхода и питающей сети. Так как в этих драйверах применяется импульсная схема преобразования входного напряжения, эти драйверы имеют высокий КПД.
Например, там где висит лампа стало жарко или попали солнечные лучи весеннего палящего солнца, радиатор нагрелся сильнее, если у вас есть защита, то она сработает, или драйвер при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ) изменит частоту мерцания и вы станете её замечать глазом. Появится мерцание, но ничего не сгорит. При понижении температуры все будет работать как и раньше.
Если это БП, светодиоды скорее всего подгорят или выгорит люминофор. Если самый простой источник питания, он от перегрузки может начать сильно греться, если дешевый китайский — может спалить квартиру, так как пластик возможно не термостойкий.
И где экономия?
При работе с драйвером, не имеющим гальванической развязки по питанию, для избежания поражения электрическим током, следует быть особенно внимательным. Мне попадался такой драйвер и меня щипало, долго светились светодиоды при касании к радиатору. Приятного мало.
DC — DC драйвер — работающий от постоянного входного напряжения. Бывают понижающие (buck) и повышающие (boost) но об этом можно почитать отдельно.

Мы можем использовать драйвер с током большим в два раза от максимального, но при этом подключить светодиоды параллельно, ток при этом будет разделён на количество веток.
Очень важно, расстояние от драйвера до нагрузки должно быть минимальным, толщина провода — с запасом. Так мы сможет сократить потери и продлить срок эксплуатации дорогостоящих компонентов.
Вроде бы всё, если есть вопросы или замечания, давайте их разберём!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector