Calculul tensiunii de alimentare a unui LED este un pas necesar pentru orice proiect de iluminat electric și, din fericire, este ușor de realizat. Astfel de măsurători sunt necesare pentru a calcula puterea LED-urilor, deoarece trebuie să cunoașteți curentul și tensiunea acestuia. Puterea unui LED se calculează prin înmulțirea curentului cu tensiunea. În acest caz, trebuie să fiți extrem de atenți când lucrați cu circuite electrice, chiar și atunci când măsurați cantități mici. În articol, vom lua în considerare în detaliu întrebarea cum să aflăm tensiunea pentru a asigura funcționarea corectă a elementelor LED.
funcționare cu LED
LED-urile există în culori diferite, există două și trei culori, care clipesc și își schimbă culoarea. Pentru ca utilizatorul să programeze secvența de funcționare a lămpii, se folosesc diverse soluții care depind direct de tensiunea de alimentare a LED-ului. Pentru a ilumina LED-ul este necesară o tensiune (prag) minimă, în timp ce luminozitatea va fi proporțională cu curentul. Tensiune activatăLED-ul crește ușor cu curentul deoarece există rezistență internă. Când curentul este prea mare, dioda se încălzește și se arde. Prin urmare, curentul este limitat la o valoare sigură.
Rezistorul este plasat în serie deoarece grila de diode are nevoie de o tensiune mult mai mare. Dacă U este inversat, nu curge curent, dar pentru un U mare (de exemplu, 20 V) are loc o scânteie internă (defecțiune) care distruge dioda.
Ca și în cazul tuturor diodelor, curentul trece prin anod și iese prin catod. La diodele rotunde, catodul are un fir mai scurt, iar corpul are o placă laterală a catodului.
Dependența tensiunii de tipul de lampă
Odată cu proliferarea LED-urilor de în altă luminozitate concepute pentru a oferi lămpi de înlocuire pentru iluminatul comercial și interior, există o proliferare egală, dacă nu chiar mai mare, a soluțiilor de alimentare. Cu sute de modele de la zeci de producători, devine dificil de înțeles toate permutările tensiunilor de intrare/ieșire ale LED-urilor și a valorilor curentului/puterii de ieșire, ca să nu mai vorbim de dimensiunile mecanice și de multe alte caracteristici pentru reglare, control de la distanță și protecție a circuitelor.
Există multe LED-uri diferite pe piață. Diferența lor este determinată de mulți factori în producția de LED-uri. Machiajul semiconductorilor este un factor, dar tehnologia de fabricație și încapsularea joacă, de asemenea, un rol major în determinarea performanței LED-urilor. Primele LED-uri au fost rotundeca modele C (diametru 5 mm) și F (diametru 3 mm). Apoi, au fost implementate diode dreptunghiulare și blocuri care combină mai multe LED-uri (rețele).
Forma semisferică este un pic ca o lupă care determină forma fasciculului de lumină. Culoarea elementului emițător îmbunătățește difuzia și contrastul. Cele mai comune denumiri și formă de LED:
- A: diametru roșu 3 mm în suport pentru CI.
- B: diametru roșu de 5 mm folosit pe panoul frontal.
- C: violet 5 mm.
- D: bicolor galben și verde.
- E: dreptunghiular.
- F: galben 3 mm.
- G: alb luminozitate ridicată 5 mm.
- H: roșu 3mm.
- K- anod: catod, indicat de o suprafață plană în flanșă.
- F: cablu de conectare anod de 4/100 mm.
- C: cupă reflectorizantă.
- L: o formă curbată care acționează ca o lupă.
Specificațiile dispozitivului
Un rezumat al diferiților parametri LED și al tensiunii de alimentare se află în specificațiile vânzătorului. Atunci când alegeți LED-uri pentru aplicații specifice, este important să înțelegeți diferența dintre acestea. Există multe specificații LED diferite, fiecare dintre acestea va influența alegerea unui anumit tip. Specificațiile LED-urilor se bazează pe culoare, U și curent. LED-urile tind să ofere o singură culoare.
Culoarea emisă de un LED este definită în funcție de lungimea sa de undă maximă (lpk), care este lungimea de undă care are puterea maximă de lumină. De obicei, variațiile procesului dau modificări ale lungimii de undă de vârf de până la ±10 nm. Atunci când alegeți culori în specificația LED-ului, merită să ne amintim că ochiul uman este cel mai sensibil la nuanțe sau variații de culoare în jurul regiunii galbene/portocalii a spectrului - de la 560 la 600 nm. Acest lucru poate afecta alegerea culorii sau a poziției LED-urilor, care este direct legată de parametrii electrici.
Curentul și tensiunea LED
În timpul funcționării, LED-urile au o picătură dată U, care depinde de materialul folosit. Tensiunea de alimentare a LED-urilor din lampă depinde și de nivelul curentului. LED-urile sunt dispozitive controlate de curent, iar nivelul luminii este o funcție a curentului, crescându-l crește puterea de lumină. Este necesar să se asigure că funcționarea dispozitivului este astfel încât curentul maxim să nu depășească limita admisă, ceea ce poate duce la o disipare excesivă a căldurii în interiorul cipului, reducând fluxul luminos și scurtând durata de viață. Majoritatea LED-urilor necesită un rezistor extern de limitare a curentului.
Unele LED-uri pot include un rezistor în serie, deci ce tensiune să alimenteze LED-urile este necesară. LED-urile nu permit U invers mare. Nu ar trebui să depășească niciodată valoarea maximă declarată, care este de obicei destul de mică. Dacă există posibilitatea unui U invers pe LED, atunci este mai bine să construiți protecție în circuit pentru a preveni deteriorarea. Acestea pot fi de obicei simple circuite de diode care vor oferi o protecție adecvată pentru orice LED. Nu trebuie să fii profesionist pentru a-l obține.
Sursă de alimentare pentru LED-uri
LED-urile de iluminat sunt alimentate cu curent, iar fluxul lor luminos este proporțional cu curentul care trece prin ele. Curentul este legat de tensiunea de alimentare a LED-urilor din lampă. Mai multe diode conectate în serie au curent egal care circulă prin ele. Dacă sunt conectate în paralel, fiecare LED primește același U, dar trece curent diferit prin ele datorită efectului de dispersie asupra caracteristicii curent-tensiune. Ca rezultat, fiecare diodă emite o ieșire de lumină diferită.
De aceea, atunci când selectați elemente, trebuie să știți ce tensiune au LED-urile. Fiecare are nevoie de aproximativ 3 volți la bornele sale pentru a funcționa. De exemplu, o serie cu 5 diode necesită aproximativ 15 volți la borne. Pentru a furniza un curent reglat cu suficient U, LEC folosește un modul electronic numit driver.
Există două soluții:
- Driver extern instalat în afara corpului de iluminat, cu sursă de alimentare de siguranță de foarte joasă tensiune.
- Intern, încorporat în lanternă, adică subunitate cu un modul electronic care reglează curentul.
Acest driver poate fi alimentat la 230V (Clasa I sau Clasa II) sau Safety Extra Low U (Clasa III), cum ar fi 24V..
Avantajele selectării tensiunii LED
Calcul corect al tensiunii de alimentare a LED-urilor din lampă are 5 avantaje cheie:
- U ultra-scazut sigur, eventual indiferent denumărul de LED-uri. LED-urile trebuie instalate in serie pentru a garanta acelasi nivel de curent in fiecare dintre ele din aceeasi sursa. Ca rezultat, cu cât sunt mai multe LED-uri, cu atât este mai mare tensiunea la bornele LED-urilor. Dacă este un driver extern, atunci tensiunea de siguranță suprasensibilă ar trebui să fie mult mai mare.
- Integrarea driverului în interiorul lampioanelor permite o instalare completă a sistemului cu tensiune foarte joasă de siguranță (SELV), indiferent de numărul de surse de lumină.
- Instalare mai fiabilă în standardul de cablare pentru lămpile LED conectate în paralel. Driverele oferă protecție suplimentară, în special împotriva creșterii temperaturii, care garantează o durată de viață mai lungă, respectând în același timp tensiunea de alimentare a LED-urilor pentru diferite tipuri și curenți. Punere în funcțiune mai sigură.
- Integrarea puterii LED în driver evită manipularea greșită pe teren și îmbunătățește capacitatea acestora de a rezista la conectarea la cald. Dacă utilizatorul conectează LED-ul doar la un driver extern care este deja pornit, aceasta poate cauza supratensiune a LED-urilor atunci când sunt conectate și, prin urmare, le poate distruge.
- Întreținere ușoară. Orice probleme tehnice sunt mai ușor vizibile în lămpile LED cu sursă de tensiune.
Putere și disipare a căldurii
Când caderea U peste o rezistență este importantă, trebuie să alegeți rezistența potrivită, capabilă să disipeze puterea necesară. Consum20 mA poate părea scăzut, dar puterea calculată sugerează altceva. Deci, de exemplu, pentru o cădere de tensiune de 30 V, rezistorul trebuie să disipeze 1400 ohmi. Calculul disipării puterii P=(Ures x Ures) / R, unde:
- P - valoarea puterii disipate de rezistor, care limitează curentul din LED, W;
- U - tensiune pe rezistor (în volți);
- R - valoarea rezistenței, Ohm.
P=(28 x 28) / 1400=0,56 W.
O sursă de alimentare cu LED de 1W nu ar rezista la supraîncălzire pentru o perioadă lungă de timp și, de asemenea, 2W ar eșua prea repede. În acest caz, două rezistențe de 2700Ω/0,5W (sau două rezistențe de 690Ω/0,5W în serie) trebuie conectate în paralel pentru a distribui uniform disiparea căldurii.
Controlul căldurii
Găsirea puterii optime pentru sistemul dvs. vă va ajuta să aflați mai multe despre controlul căldurii necesar pentru funcționarea fiabilă a LED-urilor, deoarece LED-urile generează căldură care poate fi foarte dăunătoare pentru dispozitiv. Prea multă căldură va face ca LED-urile să producă mai puțină lumină și, de asemenea, va scurta durata de viață. Pentru un LED de 1 watt, se recomandă să căutați un radiator de 3 inchi pătrați pentru fiecare watt de LED.
În prezent, industria LED-urilor crește într-un ritm destul de rapid și este important să cunoaștem diferența dintre LED-uri. Aceasta este o întrebare generală, deoarece produsele pot varia de la foarte ieftine la scumpe. Trebuie să fiți atenți când cumpărați LED-uri ieftine, deoarece pot funcționa.excelent, dar, de regulă, nu funcționează mult timp și arde rapid din cauza parametrilor slabi. La fabricarea LED-urilor, producătorul indică în pașapoarte caracteristicile cu valori medii. Din acest motiv, cumpărătorii nu cunosc întotdeauna caracteristicile exacte ale LED-urilor în ceea ce privește puterea de lumen, culoarea și tensiunea directă.
Determinarea tensiunii directe
Înainte de a cunoaște tensiunea de alimentare a LED-ului, setați setările corespunzătoare ale multimetrului: curent și U. Înainte de testare, setați rezistența la cea mai mare valoare pentru a evita arderea LED-urilor. Acest lucru se poate face simplu: prindeți cablurile multimetrului, reglați rezistența până când curentul ajunge la 20 mA și fixați tensiunea și curentul. Pentru a măsura tensiunea directă a LED-urilor veți avea nevoie de:
- LED-uri de testat.
- Sursă U LED cu parametri mai mari decât LED-ul de tensiune constantă.
- Multimetru.
- Crede aligator pentru a ține LED-ul pe cablurile de testare pentru a determina tensiunea de alimentare a LED-urilor din corpuri de iluminat.
- Fire.
- 500 sau 1000 ohmi rezistență variabilă.
Curentul primar al LED-ului albastru a fost de 3,356 V la 19,5 mA. Dacă se folosește o tensiune de 3,6V, valoarea rezistorului de utilizat este calculată cu formula R=(3,6V-3,356V) / 0,0195A)=12,5 ohmi. Pentru a măsura LED-urile de mare putere, urmați aceeași procedură și setați curentul ținând rapid ținând apăsat valoarea pe multimetru.
Măsurarea tensiunii de alimentare a LED-urilor smd ridicate> Puterea de curent continuu de 350 mA poate fi puțin complicată, deoarece atunci când se încălzesc rapid, U scade drastic. Aceasta înseamnă că curentul va fi mai mare pentru un anumit U. Dacă utilizatorul nu are timp, va trebui să răcească LED-ul la temperatura camerei înainte de a măsura din nou. Puteți folosi 500 ohm sau 1k ohm. Pentru a realiza un reglaj grosier și fin sau pentru a conecta în serie un rezistor variabil de gamă superioară și inferioară.
Definiție alternativă a tensiunii
Primul pas pentru a calcula consumul de energie al LED-urilor este determinarea tensiunii LED-ului. Dacă nu există un multimetru la îndemână, puteți studia datele producătorului și puteți găsi pașaportul U al blocului LED. Alternativ, puteți estima U pe baza culorii LED-urilor, de exemplu, tensiunea de alimentare a unui LED alb este de 3,5 V.
După măsurarea tensiunii LED-ului, se determină curentul. Se poate măsura direct cu un multimetru. Datele producătorului oferă o estimare aproximativă a curentului. După aceea, puteți calcula foarte rapid și ușor consumul de energie al LED-urilor. Pentru a calcula consumul de energie al unui LED, înmulțiți pur și simplu valoarea U a LED-ului (în volți) cu curentul LED (în amperi).
Rezultatul, măsurat în wați, este puterea pe care o folosesc LED-urile. De exemplu, dacă un LED are un U de 3,6 și un curent de 20 de miliamperi, va folosi 72 de miliwați de energie. În funcție de dimensiunea și scara proiectului, citirile de tensiune și curent pot fi măsurate în unități mai mici sau mai mari decât curentul de bază sau wați. Pot fi necesare conversii de unități. Când faceți aceste calcule, amintiți-vă că 1000 de miliwați este egal cu un watt, iar 1000 de miliamperi este egal cu un amper.
Test LED cu multimetru
Pentru a testa LED-ul și a afla dacă funcționează și ce culoare să alegeți - se folosește un multimetru. Trebuie să aibă o funcție de testare a diodei, care este indicată de simbolul diodei. Apoi, pentru testare, fixați cordoanele de măsurare ale multimetrului pe picioarele LED-ului:
- Conectează cablul negru la catod (-) și cablul roșu la anod (+), dacă utilizatorul greșește, LED-ul nu se aprinde.
- Ei furnizează un curent mic senzorilor și dacă puteți vedea că LED-ul strălucește ușor, atunci funcționează.
- Când verificați multimetrul, trebuie să luați în considerare culoarea LED-ului. De exemplu, test LED galben (chihlimbar) - tensiunea de prag a LED-ului este de 1636 mV sau 1,636 V. Dacă este testat LED-ul alb sau LED-ul albastru, tensiunea de prag este mai mare de 2,5 V sau 3 V.
Pentru a testa o diodă, indicatorul de pe afișaj trebuie să fie între 400 și 800 mV într-o direcție și să nu fie afișat în direcția opusă. LED-urile normale au pragul U așa cum este descris în tabelul de mai jos, dar pentru aceeași culoare pot avea diferențe semnificative. Curentul maxim este de 50 mA, dar se recomandă să nu depășească 20 mA. La 1-2 mA, diodele strălucesc deja bine. LED de prag U
| Tip LED | V până la 2 mA | V până la 20 mA |
| Infraroșu | 1, 05 | 1.2 |
| Tensiune de alimentare cu LED roșu | 1, 8 | 2, 0 |
| Galben | 1, 9 | 2, 1 |
| Verde | 1, 8 | 2, 4 |
| Alb | 2, 7 | 3, 2 |
| Albastru | 2, 8 | 3, 5 |
Când bateria este complet încărcată, curentul este de numai 0,7 mA la 3,8 V. În ultimii ani, LED-urile au făcut progrese semnificative. Exista sute de modele, cu diametrul de 3 mm si 5 mm. Există diode mai puternice cu diametrul de 10 mm sau în cazuri speciale, precum și diode pentru montare pe o placă de circuit imprimat de până la 1 mm lungime.
Pornirea LED-urilor de la curent alternativ
LED-urile sunt în general considerate dispozitive de curent continuu, care funcționează la câțiva volți de curent continuu. În aplicațiile cu putere redusă, cu puține LED-uri, aceasta este o abordare perfect acceptabilă, cum ar fi telefoanele mobile alimentate cu o baterie DC, dar alte aplicații, cum ar fi un sistem de iluminat liniar cu bandă care se extinde pe 100 m în jurul unei clădiri, nu pot funcționa cu acest aranjament.
Unitatea de curent continuu suferă de pierderi de distanță, necesitând unitatea U mai mare de la început șiregulatoare suplimentare care pierd putere. AC ușurează utilizarea transformatoarelor pentru a reduce U la 240 V AC sau 120 V AC de la kilovolți utilizați în liniile de alimentare, ceea ce este mult mai problematic pentru DC. Pornirea oricărui tip de LED cu tensiune de rețea (de exemplu, 120 V AC) necesită electronice între sursa de alimentare și dispozitivele în sine pentru a oferi un U constant (de exemplu, 12 V DC). Abilitatea de a conduce mai multe LED-uri este importantă.
Lynk Labs a dezvoltat o tehnologie care vă permite să alimentați LED-ul de la tensiunea AC. Noua abordare este de a dezvolta LED-uri AC care pot fi operate direct de la o sursă de alimentare AC. Multe corpuri LED de sine stătătoare au pur și simplu un transformator între priza de perete și corp pentru a oferi constanta necesară U.
Un număr de companii au dezvoltat becuri cu LED care se înșurubează direct în socluri standard, dar în mod invariabil conțin și circuite miniaturale care convertesc AC în DC înainte de a fi alimentate la LED-uri.
Un LED roșu sau portocaliu standard are un prag U de 1,6 până la 2,1 V, pentru LED-urile galbene sau verzi tensiunea este de la 2,0 până la 2,4 V, iar pentru albastru, roz sau alb, această tensiune este de aproximativ 3,0 până la 3,6 V. Tabelul de mai jos prezintă câteva tensiuni tipice. Valorile dintre paranteze corespund celui mai apropiat normalizatvalorile din seria E24.
Specificațiile tensiunii de alimentare pentru LED-uri sunt prezentate în tabelul de mai jos.
Simboluri:
- STD - LED standard;
- HL - LED cu luminozitate ridicată;
- FC - consum redus.
Aceste date sunt suficiente pentru ca utilizatorul să determine în mod independent parametrii necesari ai dispozitivului pentru proiectul de iluminat.
