Kategorijos: Praktinė elektronika, Viskas apie šviesos diodus
Peržiūrų skaičius: 445777
Straipsnio komentarai: 28
Geri ir blogi LED laidų modeliai
Ankstesniuose straipsniuose buvo aprašytos įvairios su šviesos diodų prijungimu susijusios problemos. Bet jūs negalite visko parašyti viename straipsnyje, todėl turite tęsti šią temą. Čia mes kalbėsime apie įvairius šviesos diodų įjungimo būdus.
Kaip minėta minėtuose straipsniuose, Šviesos diodas yra dabartinis įrenginys, t.y. srovę per ją turi apriboti rezistorius. Kaip apskaičiuoti šį rezistorių, jau buvo aprašyta, mes nekartosime čia, bet mes pateiksime formulę, tik tuo atveju, dar kartą.
1 pav
Štai aukštyn. - maitinimo įtampa, Uad. - įtampos kritimas per LED, R - ribojančiojo varžos varža, I - srovė per LED.
Tačiau nepaisant visos teorijos, Kinijos pramonė gamina visų rūšių suvenyrus, niekučius, žiebtuvėlius, kuriuose šviesos diodas įjungiamas be ribojančio rezistoriaus: vos dvi ar trys disko baterijos ir vienas šviesos diodas. Tokiu atveju srovę riboja vidinis akumuliatoriaus pasipriešinimas, kurio galios paprasčiausiai nepakanka LED deginimui.
Bet čia, be perdegimo, yra dar viena nemaloni savybė - šviesos diodų degradacija, būdingiausia baltos ir mėlynos spalvos šviesos diodams: po kurio laiko švytėjimo ryškumas tampa gana nereikšmingas, nors srovė per šviesos diodą teka pakankamai, nominaliu lygiu.
Tai nereiškia, kad visai nešviečia, švytėjimas vos pastebimas, tačiau tai jau nėra žibintuvėlis. Jei esant vardinei srovei, blogėjimas įvyksta ne anksčiau kaip po vientisos liuminescencijos metų, tada, kai srovė yra per didelė, šio reiškinio galima tikėtis per pusvalandį. Šis šviesos diodo įtraukimas turėtų būti vadinamas blogu.
Tokia schema gali būti paaiškinta tik noru sutaupyti vienam rezistoriui, lydmetaliui ir darbo sąnaudoms, kurios, atsižvelgiant į didžiulį gamybos mastą, yra akivaizdžiai pateisinamos. Be to, žiebtuvėlis ar raktų pakabukas yra vienkartinis pigus dalykas: baigėsi dujos arba baigėsi akumuliatorius - jie tiesiog išmetė suvenyrą.
2 pav. Schema yra bloga, tačiau ji naudojama gana dažnai.
Išeina labai įdomūs dalykai (žinoma, netyčia), jei pagal tokią schemą šviesos diodas yra prijungtas prie maitinimo šaltinio, kurio išėjimo įtampa yra 12V, o srovė ne mažesnė kaip 3A: įvyksta mirksintis blyksnis, girdimas gana garsus popsas, girdimas dūmas ir lieka uždusęs kvapas. Taigi prisimenu šią parabolę: „Ar įmanoma žiūrėti į Saulę pro teleskopą? Taip, bet tik du kartus. Vieną kartą kaire akimi, kitą - dešine. “ Beje, šviesos diodo prijungimas be ribojančio rezistoriaus yra dažniausia pradedančiųjų klaida, todėl norėčiau apie tai įspėti.
Norėdami ištaisyti šią situaciją, prailginkite šviesos diodo tarnavimo laiką, grandinė turėtų būti šiek tiek pakeista.
3 pav. Geras išdėstymas, teisingas.
Tokia schema turėtų būti laikoma gera ar teisinga. Norėdami patikrinti, ar teisingai nurodyta rezistoriaus R1 vertė, galite naudoti 1 paveiksle parodytą formulę. Manome, kad LED 2V įtampos kritimas, 20mA srovė, 3V įtampa dėl dviejų pirštų baterijų naudojimo.
Apskritai, jums nereikia stengtis apriboti srovės stiprumo iki maksimaliai leistino 20 mA lygio, jūs galite įjungti šviesos diodą mažesne srove, gerai, bent jau, 15 ... 18 mm. Tokiu atveju bus labai nežymus ryškumo sumažėjimas, kurio žmogaus akis dėl prietaiso savybių visai nepastebės, tačiau šviesos diodo tarnavimo laikas žymiai padidės.
Dar vieną prastai įjungtų šviesos diodų pavyzdį galima rasti įvairiuose žibintuvėliuose, jau galingesniuose nei raktų žiedai ir žiebtuvėliai. Tokiu atveju tam tikras šviesos diodų skaičius, kartais gana didelis, yra tiesiog sujungtas lygiagrečiai, taip pat be ribojančio rezistoriaus, kuris vėlgi veikia kaip vidinė baterijos varža.Tokie žibintuvėliai gana dažnai remontuojami būtent dėl LED lempučių perdegimo.
4 pav. Visiškai bloga laidų schema.
Atrodytų, kad situaciją, pavaizduotą 5 paveiksle, galima ištaisyti. Tik vienas rezistorius ir, atrodo, viskas pagerėjo.
5 pav. Tai jau šiek tiek geriau.
Bet toks įtraukimas šiek tiek padės. Faktas yra tas, kad gamtoje tiesiog neįmanoma rasti dviejų vienodų puslaidininkinių įtaisų. Štai kodėl, pavyzdžiui, to paties tipo tranzistoriai turi skirtingą padidėjimą, net jei jie yra iš tos pačios gamybos partijos. Tiristoriai ir triakai taip pat skiriasi. Kai kurie atidaromi lengvai, o kiti yra tokie sunkūs, kad jų reikia atsisakyti. Tą patį galima pasakyti ir apie šviesos diodus - dviejų absoliučiai vienodų, ypač trijų ar viso pluošto, tiesiog neįmanoma rasti.
Pastaba tema. SMD-5050 šviesos diodų rinkinio duomenų lape (trys nepriklausomi šviesos diodai viename korpuse) nerekomenduojama įtraukti 5 paveiksle. Kaip ir dėl atskirų šviesos diodų parametrų išsklaidymo, gali būti pastebimas jų spindesio skirtumas. Ir atrodytų, vienu atveju!
Šviesos diodai, žinoma, neturi naudos, tačiau yra toks svarbus parametras kaip tiesioginis įtampos kritimas. Ir net jei šviesos diodai bus paimti iš vienos technologinės partijos, iš vienos pakuotės, joje tiesiog nebus dviejų tapačių. Todėl visų šviesos diodų srovė bus skirtinga. Tas šviesos diodas, kuriame srovė bus didžiausia, o anksčiau ar vėliau viršys nominalią, užsidegs prieš visus kitus.
Dėl šio nelaimingo įvykio visa įmanoma srovė eis per du išlikusius šviesos diodus, natūraliai viršijančius nominalųjį. Galų gale rezistorius buvo apskaičiuotas „trims“, trims šviesos diodams. Padidėjusi srovė padidins LED kristalų kaitrą, o „silpnesnė“ dalis taip pat sudegs. Paskutinis šviesos diodas taip pat neturi kito pasirinkimo, kaip tik sekti savo bendražygių pavyzdžiu. Gaunama tokia grandininė reakcija.
Šiuo atveju žodis „sudeginti“ reiškia tiesiog nutraukti grandinę. Bet gali atsitikti taip, kad viename iš šviesos diodų įvyks elementarus trumpasis jungimas, nuslopinant likusius du šviesos diodus. Natūralu, kad jie tikrai išeis, nors išgyvens. Esant tokiam gedimui, rezistorius intensyviai įkaista, ir galų gale jis gali perdegti.
Kad taip neatsitiktų, grandinę reikia šiek tiek pakeisti: kiekvienam šviesos diodui įdiekite savo rezistorių, kuris parodytas 6 paveiksle.
6 paveikslas. Taigi, šviesos diodai veiks labai ilgai.
Čia viskas kaip reikalaujama, viskas pagal grandinės projektavimo taisykles: kiekvieno šviesos diodo srovę riboja jo rezistorius. Tokioje grandinėje srovės per šviesos diodus yra nepriklausomos viena nuo kitos.
Tačiau šis įtraukimas nesukelia didelio entuziazmo, nes rezistorių skaičius yra lygus šviesos diodų skaičiui. Bet norėčiau, kad būtų daugiau šviesos diodų ir mažiau rezistorių. Kaip būti?
Išeitis iš šios situacijos yra gana paprasta. Kiekvienas šviesos diodas turi būti pakeistas nuosekliai sujungtų šviesos diodų grandine, kaip parodyta 7 paveiksle.
7 paveikslas. Lygiagretus girliandų įtraukimas.
Tokio patobulinimo kaina padidės maitinimo įtampa. Jei vienam šviesos diodui užtenka tik vieno volto, tada net dviejų nuosekliai sujungtų šviesos diodų negalima uždegti nuo tokios įtampos. Taigi kokia įtampa reikalinga norint įjungti šviesos diodų girliandas? Arba kitu būdu, kiek šviesos diodų galima prijungti prie maitinimo šaltinio, kurio įtampa, pavyzdžiui, 12 V?
Pastaba. Toliau terminas „girlianda“ turėtų būti suprantamas ne tik kaip eglutės puošmena, bet ir kaip bet koks apšvietimo LED įtaisas, kuriame šviesos diodai yra sujungti nuosekliai arba lygiagrečiai. Svarbiausia, kad yra daugiau nei vienas šviesos diodas. Girlianda, ji taip pat yra girlianda Afrikoje!
Norint gauti atsakymą į šį klausimą, pakanka paprasčiausiai padalyti maitinimo įtampą iš šviesos diodo įtampos kritimo. Daugeliu atvejų skaičiuojant šią įtampą imama 2V. Tada paaiškėja, kad 12/2 = 6.Tačiau nepamirškite, kad tam tikra įtampos dalis turi likti gesinimo rezistoriui, bent jau 2 voltai.
Pasirodo, kad šviesos diodams lieka tik 10 V, o šviesos diodų skaičius tampa 10/2 = 5. Esant tokiai situacijai, norint gauti 20 mA srovę, ribojamojo varžos vardinė vertė turi būti 2V / 20mA = 100Ohm. Rezistoriaus galia bus P = U * I = 2V * 20mA = 40mW.
Toks skaičiavimas yra gana teisingas, jei šviesos diodų priekinė įtampa girliandoje, kaip nurodyta, yra 2V. Būtent ši vertė dažnai naudojama skaičiuojant kaip kai kuri vidurkį. Bet iš tikrųjų ši įtampa priklauso nuo šviesos diodų tipo, nuo spindesio spalvos. Todėl, skaičiuodami ramunes, turėtumėte sutelkti dėmesį į šviesos diodų tipą. Įvairių tipų šviesos diodų įtampos kritimai pateikti 8 paveiksle pateiktoje lentelėje.
8 pav. Įvairių spalvų šviesos diodų įtampos kritimas.
Taigi, esant 12 V maitinimo įtampai, atėmus įtampos kritimą per srovę ribojantį varžą, iš viso galima prijungti 10 / 3,7 = 2,7027 baltos šviesos diodų. Bet jūs negalite nupjauti LED dalies, todėl gali būti prijungti tik du šviesos diodai. Šis rezultatas gaunamas, jei paimsime iš lentelės didžiausią įtampos kritimo vertę.
Jei skaičiavime pakeisime 3V, tada akivaizdu, kad galima prijungti tris šviesos diodus. Tokiu atveju kiekvieną kartą turite kruopščiai suskaičiuoti ribojančio rezistoriaus varžą. Jei paaiškėja, kad tikruose šviesos dioduose įtampos kritimas yra 3,7 V, o gal didesnis, trys šviesos diodai gali neužsidegti. Taigi geriau sustoti dviese.
Iš esmės nėra svarbu, kokia bus šviesos diodų spalva, tik skaičiuodami turėsite atsižvelgti į skirtingus įtampos kritimus, priklausomai nuo LED lemputės spalvos. Svarbiausia, kad jie skirti vienai srovei. Neįmanoma surinkti nuoseklios šviesos diodų girliandos, kai kurių iš jų srovė yra 20 mA, o kitos - 10 milimetrų.
Akivaizdu, kad esant 20 mA srovei, šviesos diodai, kurių vardinė srovė yra 10 mA, tiesiog sudegs. Jei apribosite srovę iki 10 mA, tada 20 milimetrų stipriai nešviečia ryškiai, kaip jungiklyje su šviesos diodu: galite pamatyti naktį, o ne po pietų.
Norėdami palengvinti gyvenimą sau, radijo mėgėjai kuria įvairias skaičiuotuvų programas, palengvinančias įvairius įprastus skaičiavimus. Pavyzdžiui, induktyvumo skaičiavimo programos, įvairių tipų filtrai, srovės stabilizatoriai. Yra tokia programa LED girliandoms apskaičiuoti. Tokios programos ekrano kopija parodyta 9 paveiksle.
9 paveikslas. Programos „Calculation_resistance_resistor_Ledz_“ ekrano vaizdas.
Programa veikia be diegimo sistemoje, jums tiesiog reikia ją atsisiųsti ir naudoti. Viskas taip paprasta ir aišku, kad ekrano kopijos paaiškinti nereikia. Natūralu, kad visi šviesos diodai turi būti tos pačios spalvos ir su ta pačia srove.
Taip pat žiūrėkite iš anksčiau paskelbto tinklalapio: Kaip prijungti šviesos diodą prie apšvietimo tinklo
Ribiniai rezistoriai, be abejo, yra geri. Bet tik tada, kai bus žinoma, kad ši girlianda bus maitinama stabilizuotas šaltinis DC 12 V, o srovė per šviesos diodus neviršys apskaičiuotos vertės. O kas, jei tiesiog nėra šaltinio, kurio įtampa būtų 12 V?
Tokia situacija gali susidaryti, pavyzdžiui, sunkvežimyje, kurio borto tinkle yra 24 V įtampa. Norėdami išeiti iš tokios krizinės situacijos, padės srovės stabilizatorius, pavyzdžiui, „SSC0018 - Reguliuojamas srovės stabilizatorius 20..600mA“. Jos išvaizda parodyta 10 paveiksle. Tokį prietaisą galima nusipirkti internetinėse parduotuvėse. Emisijos kaina yra 140 ... 300 rublių: viskas priklauso nuo pardavėjo vaizduotės ir arogancijos.
10 pav. Reguliuojamas srovės reguliatorius SSC0018
Stabilizatoriaus specifikacijos parodytos 11 paveiksle.
11 pav. Srovės stabilizatoriaus SSC0018 techninės charakteristikos
Iš pradžių srovės stabilizatorius SSC0018 buvo skirtas naudoti LED šviestuvuose, tačiau jį galima naudoti ir mažoms baterijoms krauti. Naudoti SSC0018 yra gana paprasta.
Apkrovos varža srovės stabilizatoriaus išvestyje gali būti lygi nuliui, galite tiesiog trumpai sujungti išvesties gnybtus. Galų gale stabilizatoriai ir srovės šaltiniai nebijo trumpųjų jungimų. Tokiu atveju išėjimo srovė bus įvertinta. Na, jei nustatysite 20 mA, tada tiek bus.
Iš to, kas pasakyta, galime daryti išvadą, kad nuolatinės srovės miliamperis gali būti tiesiogiai prijungtas prie srovės stabilizatoriaus išėjimo. Tokį ryšį reikėtų pradėti nuo didžiausios matavimo ribos, nes niekas nežino, kokia srovė ten yra reguliuojama. Tada tiesiog pasukite tiuningo rezistorių ir nustatykite reikiamą srovę. Be abejo, nepamirškite šiuo atveju prie maitinimo šaltinio prijungti dabartinio stabilizatoriaus SSC0018. 12 paveiksle pavaizduota lygiagrečiai sujungtų šviesos diodų maitinimo schema SSC0018.
12 pav. Lygiagrečiai sujungtų šviesos diodų jungimas
Viskas čia aišku iš diagramos. Keturiems šviesos diodams, kurių vartojimo srovė yra 20 mA, kiekvienas stabilizatoriaus išėjimas turi būti nustatytas į 80 mA srovę. Tokiu atveju prie stabilizatoriaus SSC0018 įėjimo reikia šiek tiek daugiau įtampos, nei įtampos kritimas viename šviesos diode, kaip minėta aukščiau. Žinoma, tinka didesnė įtampa, tačiau tai tik dar labiau sustiprins stabilizatoriaus lustą.
Pastaba. Jei norint apriboti srovę rezistoriumi, maitinimo šaltinio įtampa turėtų šiek tiek viršyti bendrą įtampą šviesos dioduose, tik du voltus, tada normaliam srovės stabilizatoriaus SSC0018 veikimui šis perteklius turėtų būti šiek tiek didesnis. Ne mažiau kaip 3 ... 4V, kitaip stabilizatoriaus reguliavimo elementas tiesiog neatsidarys.
13 paveiksle pavaizduotas stabilizatoriaus SSC0018 prijungimas, kai naudojama kelių serijiniu būdu sujungtų šviesos diodų girlianda.
13 pav. Serijos stygos maitinimas per stabilizatorių SSC0018
Paveikslas paimtas iš techninės dokumentacijos, todėl pabandykime apskaičiuoti šviesos diodų skaičių girliandoje ir nuolatinę įtampą, reikalingą iš maitinimo šaltinio.
Diagramoje nurodyta srovė 350mA leidžia daryti išvadą, kad girlianda yra surinkta iš galingų baltų šviesos diodų, nes, kaip minėta pirmiau, pagrindinis SSC0018 stabilizatoriaus tikslas yra apšvietimo šaltiniai. Baltos šviesos diodo įtampos kritimas yra per 3 ... 3,7 V. Skaičiavimui turėtumėte naudoti maksimalią 3,7 V vertę.
Didžiausia stabilizatoriaus SSC0018 įėjimo įtampa yra 50 V. Atimkite iš šios 5 V vertės, reikalingos pačiam stabilizatoriui, lieka 45 V. Šią įtampą galima „apšviesti“ 45 / 3.7 = 12.1621621 ... šviesos diodais. Akivaizdu, kad tai turėtų būti suapvalinta iki 12.
Šviesos diodų skaičius gali būti mažesnis. Tada įvesties įtampa turės būti sumažinta (kol išėjimo srovė nesikeis, ji išliks 350mA, nes ji buvo sureguliuota), kodėl aš turėčiau tiekti 50 V iki 3 LED, net galingus? Toks pasityčiojimas gali baigtis nesėkme, nes galingi šviesos diodai jokiu būdu nėra pigūs. Kokia įtampa reikalinga norint prijungti tris galingus šviesos diodus, norintys, bet juos visada galima rasti, gali patys paskaičiuoti.
Reguliuojamas srovės stabilizatorius SSC0018 įrenginys yra gana geras. Bet visas klausimas yra, ar to visada reikia? O prietaiso kaina šiek tiek klaidina. Kokia gali būti išeitis iš šios situacijos? Viskas labai paprasta. Puikus srovės stabilizatorius gaunamas iš integruotų įtampos stabilizatorių, pavyzdžiui, 78XX arba LM317 serijos.
Norint sukurti tokį srovės stabilizatorių, pagrįstą įtampos stabilizatoriumi, reikia tik 2 dalių. Tiesą sakant, pats stabilizatorius ir vienas rezistorius, kurio pasipriešinimas ir galia padės apskaičiuoti „StabDesign“ programą, kurios ekrano kopija parodyta 14 paveiksle.
Piešimas 14. Srovės stabilizatoriaus apskaičiavimas naudojant programą StabDesign.
Programa nereikalauja specialių paaiškinimų. Išskleidžiamajame meniu Tipas pasirinktas stabilizatoriaus tipas, I eilutėje nustatoma reikiama srovė ir paspaudžiamas mygtukas Skaičiuoti. Rezultatas yra rezistoriaus R1 pasipriešinimas ir jo galia. Paveiksle skaičiavimas atliktas esant 20 mA srovei.Taip yra tuo atveju, kai šviesos diodai yra sujungti nuosekliai. Lygiagrečiam ryšiui srovė apskaičiuojama taip, kaip parodyta 12 paveiksle.
Vietoj rezistoriaus Rн yra prijungta LED girlianda, simbolizuojanti srovės stabilizatoriaus apkrovą. Net įmanoma prijungti tik vieną šviesos diodą. Tokiu atveju katodas yra prijungtas prie bendros vielos, o anodo - su rezistoriumi R1.
Svarstomo srovės stabilizatoriaus įėjimo įtampa yra 15 ... 39 V intervale, nes naudojamas stabilizatorius 7812, kurio stabilizavimo įtampa yra 12 V.
Atrodytų, kad tai yra pasakojimo apie šviesos diodus pabaiga. Bet taip pat yra LED juostelės, kurios bus aptartos kitame straipsnyje.
Straipsnio tęsinys: LED juostelių aplikacija
Borisas Aladyshkinas
Taip pat žiūrėkite tinklalapyje electro-lt.tomathouse.com
: