Aici Upt. - tensiune de alimentare, Udad. - scăderea tensiunii pe LED, R - rezistența rezistenței de limitare, I - curentul prin LED.
Cu toate acestea, în ciuda tuturor teoria, industria chineză produce tot felul de suveniruri, brelocuri, brichete, în care LED-ul este pornit, fără rezistor de limitare: doar două sau trei baterii de disc și un singur LED-uri. În acest caz, curentul este limitat de rezistența internă a bateriei, a cărei putere nu este suficientă pentru a arde LED-ul.
Dar aici, în plus față de a arde, există o caracteristică mai neplăcută - degradarea LED-uri, cele mai multe inerente LED-uri în culorile alb și albastru: după un timp luminozitatea devine destul de mic, deși curentul trece prin ample cu LED-uri, la nivelul nominal.
Nu se poate spune că nu strălucește deloc, strălucirea este abia vizibilă, dar nu mai este o lanternă. Dacă, la un curent nominal, degradarea are loc nu mai devreme de un an de strălucire continuă, atunci cu un curent supraevaluat, puteți aștepta acest fenomen în jumătate de oră. Această includere a LED-ului ar trebui să fie numită rău.
O astfel de schemă poate fi explicată numai prin dorința de a salva pe un singur rezistor, lipire și forță de muncă, care, cu scară de producție în masă, este aparent justificată. În plus, chestia mai ușoară sau cheia lanțului este disponibilă, ieftină: gazul a rămas afară sau bateria sa așezat - suvenirul a fost pur și simplu aruncat.
Figura 2. Schema este rea, dar este folosită destul de des.
Se obțin lucruri foarte interesante (desigur, prin accident), cu condiția ca un astfel de sistem pentru a conecta LED la o sursă de alimentare cu tensiunea de ieșire de 12V și curent de cel puțin 3A: există un flash orbitor, veți auzi destul de un zgomot puternic, fum, și se sufocă miros. Așa se amintește parabola: "Este posibil să privim Soarele într-un telescop? Da, dar numai de două ori. Odată cu ochiul stâng, celălalt cu dreapta. " Apropo, conectarea unui LED fără rezistor limitator este cea mai frecventă greșeală pentru începători și aș vrea să vă avertizez despre asta.
Pentru a remedia această situație, extindeți durata de viață a LED-ului, circuitul ar fi trebuit să fie ușor modificat.
Figura 3. Un circuit bun, corect.
Un astfel de sistem ar trebui considerat bun sau corect. Pentru a verifica dacă valoarea de rezistență specificată R1, putem folosi formula prezentată în figura 1. Se va presupune că căderea de tensiune pe LED-2B, 20mA curent, 3V tensiunea de alimentare din cauza folosind două baterii AA.
În general, nu încercați să limitați curentul la nivelul maxim admis de 20 mA, puteți furniza LED-ul cu un curent mai mic, bine, cel puțin, milliamperes 15 ... 18. Atunci când acest lucru se va întâmpla foarte ușoară scădere a luminozității care ochiul uman, datorită caracteristicilor dispozitivului, nu va observa deloc, dar durata de viață a LED-ul este mult mai crescut.
Un alt exemplu de includere slabă a LED-urilor se regăsește în lanterne diferite, deja mai puternice decât bobinele și brichetele. În acest caz, unele LED-uri, uneori destul de mari, sunt pur și simplu pornite în paralel și, de asemenea, fără un rezistor limitator, în care rezistența internă a bateriei acționează din nou. Astfel de lanterne destul de des pentru a obține reparații din cauza arderii de LED-uri.
Figura 4. O schemă de incluziune foarte proastă.
Se pare că circuitul arătat în figura 5 poate remedia situația. Există doar un singur rezistor, iar problema pare să se fi redresat.
Figura 5. Deci, deja puțin mai bine.
Dar o astfel de includere va ajuta puțin. Faptul este că în natură nu este posibil să găsim două dispozitive semiconductoare identice. De aceea, de exemplu, tranzistorii de același tip au un câștig diferit, chiar dacă provin din același lot de producție. Tiristoarele și triacurile sunt, de asemenea, diferite. Unele se deschid ușor, altele sunt atât de grele încât trebuie abandonate. Același lucru se poate spune despre LED-uri - două absolut identice, mai ales trei sau o grămadă completă, este pur și simplu imposibil de găsit.
O notă pe această temă. În DataSheet pentru ansamblul LED SMD-5050 (trei LED-uri independente într-o carcasă), incluziunea prezentată în Figura 5 nu este recomandată. Deoarece, datorită împrăștierii parametrilor LED-urilor individuale, poate exista o diferență semnificativă în strălucirea lor. Și se pare, într-un singur corp!
Nu există câștig de LEDuri, desigur, dar există un astfel de parametru important ca scăderea directă a tensiunii. Și chiar dacă diodele emițătoare de lumină sunt luate dintr-un lot tehnologic, dintr-un singur pachet, atunci două identice în el pur și simplu nu vor fi. Prin urmare, curentul pentru toate LED-urile va fi diferit. Acest LED, al cărui curent va fi mai mare decât toate, și mai devreme sau mai târziu va depăși valoarea nominală, va arde mai întâi.
În legătură cu acest eveniment regretabil, toate curentul posibil va trece prin cele două LED-uri rămase, depășind în mod natural cel nominal. La urma urmei, rezistorul a fost calculat "pentru trei", pentru trei LED-uri. Curentul crescut va determina, de asemenea, creșterea încălzirii cipurilor LED, iar cel care se dovedește a fi "mai slab" arde și el. Ultima diodă emițătoare de lumină nu are nimic de făcut decât să urmeze exemplul tovarășilor săi. Se obține o astfel de reacție în lanț.
În acest caz, cuvântul "arde" înseamnă pur și simplu ruperea lanțului. Dar se poate întâmpla ca într-unul dintre LED-uri să obțineți un scurtcircuit elementar, manevrând celelalte două LED-uri. Bineînțeles, ele vor ieși în mod necesar, deși vor supraviețui. Rezistorul cu o asemenea defecțiune se va încălzi intens și, eventual, poate arde.
Pentru a evita acest lucru, circuitul ar trebui să fie ușor schimbat: pentru fiecare LED setați rezistorul său, care este prezentat în Figura 6.
Figura 6. Dar în acest fel LED-urile vor dura un timp foarte îndelungat.
Aici totul, după cum este necesar, tot conform regulilor circuitelor: curentul fiecărui LED va fi limitat de rezistorul său. În această schemă, curenții prin LED-uri nu depind unul de celălalt.
Dar această includere nu provoacă prea mult entuziasm, deoarece numărul de rezistențe este egal cu numărul de LED-uri. Dar aș dori să am mai multe LED-uri și o rezistență mai mică. Cum sa fii?
Modul de ieșire din această situație este destul de simplu. Fiecare LED trebuie înlocuit cu un lanț de LED-uri conectate, așa cum se arată în figura 7.
Figura 7. Includerea paralelă a ghirlandelor.
Plata pentru o astfel de îmbunătățire va fi o creștere a tensiunii de alimentare. Dacă doar trei volți sunt suficiente pentru un LED, atunci chiar și două LED-uri, conectate în serie, nu aprind astfel de tensiune. Deci, ce fel de tensiune este necesar pentru a porni o ghirlandă de LED-uri? Sau, într-un alt mod, câte LED-uri pot fi conectate la o sursă de alimentare cu tensiune, de exemplu, 12V?
Notă. Sub numele de "ghirlandă", aici și mai jos, trebuie să înțelegem nu numai decorarea pomului de Crăciun, ci și orice dispozitiv cu LED-uri de iluminare în care LED-urile sunt conectate în serie sau în paralel. Principalul lucru este că LED-ul nu este unul. Garland, ea și ghirlanda din Africa!
Pentru a obține un răspuns la această întrebare, este suficient să împărțiți pur și simplu tensiunea de alimentare prin căderea de tensiune pe LED. În majoritatea cazurilor, în calcul, această tensiune se presupune a fi 2V. Apoi primim 12/2 = 6. Dar nu uitați că o parte din tensiune ar trebui să rămână pentru rezistența de stingere, cel puțin Volt 2.
Se pare că LED-urile sunt numai 10V, iar numărul de LED-uri va fi 10/2 = 5. În această situație, pentru a obține un curent de 20 mA, rezistența de limitare trebuie să aibă o valoare de 2 V / 20 mA = 100 Ohm. Puterea rezistorului în acest caz este P = U * I = 2V * 20mA = 40mW.
Acest calcul este destul de valabil dacă tensiunea directă a LED-urilor în ghirlandă, așa cum este indicată, este 2B. Această valoare este adesea adoptată în calcule, întrucât este o medie. Dar, de fapt, această tensiune depinde de tipul de LED-uri, de culoarea luminii. Prin urmare, atunci când se calculează ghirlandele, trebuie să fie ghidate de tipul de LED-uri. Căderile de tensiune pentru LED-uri de diferite tipuri sunt date în tabelul prezentat în figura 8.
Figura 8. Căderea de tensiune pe LED-uri de diferite culori.
Astfel, atunci când o tensiune de 12 V de alimentare cu energie, mai puțin căderea de tensiune pe rezistorul de limitare a curentului, poate fi conectat numai 10 / 3.7 = 2.7027 LED-uri albe. Dar o bucată de LED-uri nu poate fi tăiată, astfel încât să puteți conecta doar două LED-uri. Acest rezultat se obține dacă se ia valoarea maximă a căderii de tensiune din tabel.
Dacă substituția de calcul 3B este destul de evidentă, este posibil să conectați trei LED-uri. Procedând astfel, de fiecare dată când trebuie să recalculați cu exactitate rezistența rezistenței de limitare. Dacă LED-urile reale au o scădere de tensiune de 3,7 V sau mai mare, este posibil ca cele trei LED-uri să nu se aprindă. Deci e mai bine să te oprești la două.
În principiu, nu contează ce culoare vor avea LED-urile, doar când se calculează este necesar să se țină seama de diferitele căderi de tensiune, în funcție de culoarea luminii LED-ului. Principalul lucru este că ele sunt proiectate pentru un curent. Nu puteți să colectați o serie de diode luminoase, dintre care unele cu un curent de 20 mA, iar cealaltă parte de 10 miliamperi.
Este clar că, cu un curent de 20 mA, LED-urile cu un curent nominal de 10 mA vor arde. Dacă limitați curentul la 10 mA, atunci 20 milliampere nu se va aprinde intens, ca într-un întrerupător cu LED: noaptea este clar că nu există nici o zi.
Pentru a-și facilita viața, amatorii de radio dezvoltă diverse programe de calculator care facilitează tot felul de calcule de rutină. De exemplu, programe de calcul pentru inductanțe, filtre de diferite tipuri, stabilizatori actuali. Există un astfel de program pentru calcularea ghirlandei LED. O captură de ecran a acestui program este prezentată în Figura 9.
Figura 9. Captură de ecran a programului "Calculation_resistance resistance_Ledz_".
Programul funcționează fără instalare în sistem, trebuie doar să fie descărcat și utilizat. Totul este atât de simplu și clar încât nu este necesară nicio explicație pentru screenshot. Firește, toate LED-urile ar trebui să aibă aceeași culoare și același curent.
Rezistențele limită sunt, desigur, bune. Dar numai atunci când se știe că acest ghirlandă va fi alimentat de o sursă stabilizată de 12V cc și curentul prin LED-uri nu va depăși valoarea calculată. Dar dacă nu există pur și simplu nici o sursă cu o tensiune de 12V?
O astfel de situație poate apărea, de exemplu, într-un camion cu o tensiune a rețelei la bord de 24 V. Pentru a ieși din această situație de criză, stabilizatorul actual va ajuta, de exemplu, la "SSC0018 - stabilizator de curent reglabil 20..600mA". Aspectul său este prezentat în figura 10. Un astfel de dispozitiv poate fi cumpărat în magazine online. Pretul intrebarii este de 140 ... 300 de ruble: totul depinde de imaginatia si insolenta vanzatorului.
Figura 10. Regulator de curent reglabil SSC0018
Caracteristicile tehnice ale stabilizatorului sunt prezentate în figura 11.
Figura 11. Specificațiile tehnice ale stabilizatorului actual SSC0018
Inițial, stabilizatorul actual SSC0018 a fost dezvoltat pentru utilizarea în corpurile de iluminat cu LED-uri, dar poate fi de asemenea utilizat pentru încărcarea bateriilor mici. Utilizarea SSC0018 este destul de simplă.
Rezistența la sarcină la ieșirea stabilizatorului curent poate fi zero, este posibilă scurtcircuitarea terminalelor de ieșire. La urma urmei, stabilizatorii și sursele de curent nu se tem de scurtcircuit. În acest moment, curentul de ieșire va fi nominal. Deja dacă ați instalat 20mA, atunci va fi așa de mult.
Din ceea ce sa spus, putem concluziona că producția stabilizatorului actual poate conecta direct un miliametru de curent continuu. Începeți o astfel de conexiune de la cea mai mare limită de măsurare, deoarece nu există nimeni cunoscut pentru curentul reglementat. Apoi, prin simpla rotire a dispozitivului de tuns, setați curentul necesar. În acest caz, desigur, nu uitați să conectați regulatorul de curent SSC0018 la sursa de alimentare. Figura 12 prezintă circuitul de pornire SSC0018 pentru alimentarea LED-urilor conectate în paralel.
Figura 12. Conexiune pentru alimentarea LED-urilor conectate în paralel
Aici totul este clar din schemă. Pentru patru LED-uri cu un consum de curent de 20 mA pentru fiecare ieșire a stabilizatorului, trebuie să setați curentul la 80 mA. În acest caz, intrarea stabilizatorului SSC0018 va necesita o tensiune ușor mai mare decât căderea de tensiune pe un LED, așa cum sa menționat mai sus. Desigur, va exista mai multă tensiune, dar acest lucru va duce doar la încălzirea suplimentară a microcircuitului stabilizatorului.
Notă. În cazul în care rezistor de limitare a curentului prin intermediul tensiunii de sursa de alimentare trebuie să depășească tensiunea totală pe LED-ul marginal, doar două volți, apoi pentru funcționarea normală a SSC0018 stabilizator de curent acest exces ar trebui să fie ceva mai mare. Nu mai puțin de 3 ... 4B, sau pur și simplu nu se va deschide elementul regulator de stabilizator.
Figura 13 arată legătura stabilizatorului SSC0018 atunci când se utilizează o ghirlandă a mai multor LED-uri conectate în serie.
Figura 13. Furnizarea unui șir de serie prin intermediul stabilizatorului SSC0018
Cifra este luată din documentația tehnică, așa că vom încerca să calculam numărul de LED-uri din ghirlandă și tensiunea constantă necesară din sursa de alimentare.
Indicat în diagrama 350mA curent, aceasta ne permite să tragem concluzia că ghirlanda este format din LED-uri albe de mare putere, pentru că așa cum sa menționat mai sus, chiar, scopul principal al acestui stabilizator SSC0018 surse de lumină. Căderea de tensiune pe LED-ul alb este la maxim 3 ... 3.7V. Pentru calculul ar trebui să ia o valoare maximă de 3.7V.
Tensiunea maximă de intrare a stabilizatorului SSC0018 este de 50V. Se scade de la această valoare de 5B, necesară pentru funcționarea stabilizatorului, 45V. Cu această tensiune, puteți "lumina" 45 / 3,7 = 12,1621621 ... LED-uri. Evident, acest lucru ar trebui rotunjit la 12.
Numărul de LED-uri pot fi mai puțin. Apoi, tensiunea de intrare va trebui să reducă (în acest caz, curentul de ieșire nu se va schimba și va rămâne ca 350mA a fost ajustat), de ce pe 3 LED-uri, chiar puternic, se aplică 50V? Un astfel de abuz poate duce la eșec, deoarece LED-ul de mare putere nu vine ieftine. Ce tensiune este necesar pentru a conecta trei LED-uri de mare putere dispus, și ei sunt mereu acolo, ei se pot găsi.
Dispozitivul regulator de curent reglabil SSC0018 este destul de bun. Dar întreaga întrebare este, este întotdeauna necesară? Da, și prețul dispozitivului este oarecum jenant. Care este calea de ieșire din această situație? Este foarte simplu. Un stabilizator excelent de curent este obținut de la regulatoare de tensiune integrate, de exemplu, seria 78XX sau LM317.
Pentru a crea un astfel de stabilizator de curent bazat pe regulatorul de tensiune, sunt necesare numai 2 părți. De fapt, stabilizatorul propriu-zis și un singur rezistor, rezistența și puterea acestuia vor ajuta la calcularea programului StabDesign, a cărui captură de ecran este prezentată în Figura 14.
Figura 14. Calculul stabilizatorului actual folosind programul StabDesign.
Programul nu necesită explicații speciale. În meniul derulant Tip, este selectat tipul de stabilizator, curentul necesar este specificat în linia In și este apăsat butonul Calculate. Rezultatul este un rezistor R1 și puterea lui. În figură se calculează un curent de 20 mA. Acesta este cazul în care LED-urile sunt conectate în serie. Pentru conectarea paralelă, curentul se calculează în același mod ca în figura 12.
Ghirlanda cu LED-uri este conectată în loc de rezistorul Rn, care simbolizează sarcina stabilizatorului curent. Este posibil chiar conectarea unui singur LED. În acest caz, catodul este conectat la firul comun, iar anodul la rezistorul R1.
Tensiunea de intrare a stabilizatorului curent în cauză este în intervalul de 15 ... 39 V, deoarece este utilizat un stabilizator 7812 cu o tensiune de stabilizare de 12 V.
Se pare că această poveste despre LED-uri poate fi terminată. Dar există și dungi LED, care vor fi discutate în următorul articol.