Proračun za LED je prilično jednostavan, brz i ne sadrži ništa "vojno", samo Ohmov zakon. Iako postoji mnogo online kalkulatora na World Wide Webu koji pomažu u određivanju različitih parametara, ali, po mom osobnom mišljenju, bolje je to sami shvatiti i razumjeti fiziku procesa jednom nego slijepo koristiti takve kalkulatore.
Najčešći primjer je povezivanje LED-a na 5V izvor napajanja, kao što je USB port na računaru. Drugi primjer je priključak na automobilsku bateriju nominalnog napona od 12 V. Ako je poluprovodnički uređaj direktno povezan na takav izvor napajanja, potonji će jednostavno otkazati pod utjecajem struje koja prelazi dozvoljenu vrijednost - a doći će do termičkog sloma poluvodičkog kristala. Stoga je potrebno ograničiti količinu struje.
Radi bolje jasnoće, uzet ćemo dvije vrste LED dioda sa najčešćim karakteristikama:
voltaža:
U VD 1 = 2,2 V;
U VD 2 = 3,5 V;
struja:
I VD 1 = 0,01 A;
I VD 2 = 0,02 A.
Proračun otpornika za LED
Odredimo otpor R 1,5 za VD 1 na Uip = 5 V.
Da biste izračunali vrijednost otpora, prema Ohmovom zakonu, morate znati struju i napon:
R=U/I.
Veličina struje koja teče u krugu, uključujući i kroz VD, poznata nam je iz zadanog uvjeta I VD 1 = 0,01 A, stoga treba odrediti pad napona na R 1,5. Jednaka je razlici između zbrojenog Uip = 5 V i pada napona na LED U VD 1 = 2,2 V:
Sada nalazimo R 1.5
Iz standardne serije otpora odabiremo najbliži u smjeru povećanja, stoga uzimamo R 1,5 = 300 Ohm.
Na isti način izračunavamo R za VD 2:
Slične proračune ćemo izvršiti za vrijednost Uip = 12 V.
Prihvati R 1,12 = 1000 Ohm = 1 kOhm.
Prihvatamo R 2.12 = 430 oma.
Radi praktičnosti ispisujemo dobijene vrijednosti otpora svih otpornika:
Treba napomenuti da otpor odabran iz standardnog raspona premašuje izračunati, tako da će struja u krugu biti znatno smanjena. Međutim, ovo smanjenje se može zanemariti u vidu njegove male vrijednosti.
Proračun rasipanja snage
Određivanje otpora je samo pola bitke. Karakteriziran je još jedan otpornik važan parametar, što se naziva disipacijskom snagom P - to je snaga koju može izdržati dugo vremena, a da se ne pregrije iznad određene temperature. To ovisi o struji na kvadrat, jer potonja koja teče u krugu uzrokuje zagrijavanje njegovih elemenata.
P = I 2 R.
Vizuelno, otpornik većeg P je veliki. 
LED diode su moderni, ekonomični, pouzdani radio elementi koji se koriste za svjetlosnu indikaciju. Mislimo da svi i sve znaju o tome! Na temelju ovog iskustva želja za korištenjem LED dioda je toliko velika za dizajniranje širokog spektra električnih krugova, kako u potrošačkoj elektronici tako i za automobile. Ali ovdje se javljaju određene poteškoće. Uostalom, najčešće LED diode imaju napon napajanja od 3 ... 3,3 volta, a napon na vozilu je 12 volti, dok se ponekad povećava na 14 volti. Naravno, ovdje se pojavljuje logična pretpostavka da će za spajanje LED dioda na 12-voltnu mrežu mašine biti potrebno smanjiti napon. Upravo ovoj temi, povezivanju LED-a na mrežu vozila i snižavanju napona, bit će posvećen članak.
Dva osnovna principa o tome kako možete spojiti LED na 12 volti ili smanjiti napon na opterećenju
Prije nego što pređemo na određene sheme i njihove opise, želio bih reći o dva fundamentalno različita, ali opcije povezivanje LED diode na 12 voltnu mrežu.
Prvi je kada napon padne zbog činjenice da je dodatni otpor potrošača povezan serijski sa LED diodom, koja je mikrokrug stabilizatora napona. U ovom slučaju, određeni dio napona se gubi u mikro krugu, pretvarajući se u toplinu. To znači da drugi, preostali, ide direktno našem potrošaču - LED diodi. Zbog toga ne izgara, jer kroz njega ne prolazi sav ukupni napon, već samo dio. Prednost korištenja mikrokola je činjenica da je u stanju automatski održavati zadani napon. Međutim, postoje i nedostaci. Nećete moći smanjiti napon ispod nivoa za koji je dizajniran. Sekunda. Budući da mikrokolo ima određenu efikasnost, pad u odnosu na ulaz i izlaz će se razlikovati za 1-1,5 volti. Takođe, da biste koristili čip, moraćete da koristite dobar disipativni hladnjak koji je instaliran na njemu. Na kraju krajeva, u stvari, toplina koja se oslobađa iz mikrokola je gubitak koji nismo tvrdili. Odnosno ono što odsiječemo od većeg potencijala da bismo dobili manji.
Druga opcija je napajanje LED diode, kada je napon ograničen otpornikom. Ovo je slično uzimanju velike vodovodne cijevi i sužavanju. U tom slučaju bi se protok (brzina protoka i pritisak) značajno smanjio. U ovom slučaju samo dio napona dolazi do LED diode. To znači da može raditi i bez opasnosti od opekotina. Nedostatak upotrebe otpornika je u tome što on ima i vlastitu efikasnost, odnosno troši i nepotraženi napon u toplinu. U ovom slučaju može biti teško instalirati otpornik na hladnjak. Kao rezultat toga, nije uvijek pogodan za uključivanje u krug. Također, minus će biti i činjenica da otpornik ne podržava automatsko držanje napona unutar navedene granice. Kada napon padne u zajedničkom kolu, on će primijeniti jednako niži napon na LED. U skladu s tim, obrnuta situacija će se dogoditi s povećanjem napona u zajedničkom kolu.
Naravno, obje opcije nisu idealne, jer će pri radu iz prijenosnih izvora energije svaka od njih potrošiti dio korisne energije na toplinu. I ovo je relevantno! Ali šta da se radi, takav je princip njihovog rada. U ovom slučaju, izvor energije će potrošiti dio svoje energije ne na korisno djelovanje, već na toplinu. Ovdje je panaceja korištenje pulsno-širinske modulacije, ali to uvelike komplikuje sklop... Stoga ćemo se ipak fokusirati na prve dvije opcije, koje ćemo razmotriti u praksi.
Spajanje LED-a kroz otpor na 12 volti u automobilu (kroz otpornik)
Počnimo, kao u gornjem pasusu, sa mogućnošću povezivanja LED diode na napon od 12 volti preko otpornika. Kako biste bolje razumjeli kako dolazi do pada napona, dat ćemo nekoliko opcija. Kada su 3 LED diode spojene na 12 volti, 2 i 1.
Spajanje 1 LED-a kroz otpor na 12 volti u automobilu (kroz otpornik)
Dakle, imamo LED. Napon napajanja mu je 3,3 volta. Odnosno, kada bismo uzeli izvor napajanja od 3,3 volta i na njega spojili LED, onda bi sve bilo super. Ali u našem slučaju postoji povećan napon, koji nije teško izračunati po formuli. 14,5-3,3= 11,2 volti. Odnosno, u početku trebamo smanjiti napon za 11,2 volta, a zatim primijeniti napon samo na LED. Da bismo izračunali otpor, moramo znati kolika struja teče u krugu, odnosno struja koju troši LED. U prosjeku, to je oko 0,02 A. Ako želite, možete vidjeti nazivnu struju u tablici podataka za LED. Kao rezultat toga, prema Ohmovom zakonu ispada. R=11,2/0,02=560 Ohm. Izračunava se vrijednost otpornika. Pa, crtanje dijagrama je još lakše.
Snaga otpornika se izračunava po formuli P=UI=11,2*0,02=0,224 W. Uzimamo najbliži prema redosledu standardnog tipa.
Spajanje 2 LED diode kroz otpornik na 12 volti u automobilu (kroz otpornik)
Po analogiji sa prethodnim primjerom, sve se izračunava na isti način, ali uz jedan uslov. Budući da već postoje dvije LED diode, pad napona na njima bit će 6,6 volti, a preostalih 14,5-6,6 = 7,9 volti će ostati na otporniku. Na osnovu toga, shema će biti sljedeća.
Budući da se struja u kolu nije promijenila, snaga otpornika ostaje nepromijenjena.
Spajanje 3 LED diode kroz otpornik na 12 volti u automobilu (kroz otpornik)
I još jedna opcija, kada se gotovo sav napon ugasi LED diodama. Dakle, otpornik po nominalnoj vrijednosti bit će još manji. Samo 240 oma. U prilogu je dijagram za povezivanje 3 LED diode na ugrađenu mrežu mašine.
Na kraju, ostaje nam samo da kažemo da napon korišten u proračunima nije bio 12, već 14,5 volti. To je taj povećani napon koji se obično javlja u električnoj mreži mašine kada se ona pokrene.
Također nije teško procijeniti da prilikom spajanja 4 LED-a uopće nećete morati koristiti bilo kakav otpornik, jer će svaka od LED dioda imati 3,6 volti, što je sasvim prihvatljivo.
Povezivanje LED-a preko regulatora napona na 12 volti u automobilu (preko mikrokola)
Sada pređimo na stabilizirani LED strujni krug od 12 volti. Ovdje, kao što smo već rekli, postoji kolo koje regulira vlastiti unutrašnji otpor. Tako će napajanje LED-a biti stabilno, bez obzira na udare struje u mreži na vozilu. Nažalost, nedostatak korištenja mikro kruga je činjenica da će minimalni stabilizirani napon koji se može postići biti 5 volti. Sa ovim naponom možete pronaći najpoznatije mikro krugove - stabilizatore KR142 EN 5B ili strani ekvivalent L7805 ili L7805CV. Ovdje je razlika samo u proizvođaču i nazivnoj radnoj struji od 1 do 1,5 A.
Dakle, preostali napon od 5 do 3,3 volta morat će se ugasiti prema istom primjeru kao u prethodnim slučajevima, odnosno korištenjem otpornika. Međutim, smanjenje napona otpornikom za 1,7 volti više nije toliko kritično kao za 8-9 volti. Stabilizacija napona u ovom slučaju će se i dalje pratiti! Evo dijagrama ožičenja za mikro krug stabilizatora.
Kao što vidite, vrlo je jednostavno. Svako to može implementirati. Ništa teže od lemljenja istog otpornika. Jedini uvjet je ugradnja hladnjaka koji će odvoditi toplinu iz mikrokola. Obavezno ga je instalirati. Dijagram kaže da mikrokolo može napajati 10 lanaca s LED diodom, u stvari, ovaj parametar je podcijenjen. U stvari, ako oko 0,02 A prođe kroz LED, onda može napajati do 50 LED dioda. Ako trebate osigurati više snage, upotrijebite drugi takav neovisni krug. Upotreba dva paralelno povezana čipa nije ispravna. Budući da se njihove karakteristike malo razlikuju jedna od druge, zbog individualnih karakteristika. Kao rezultat toga, jedan od mikro krugova će imati priliku da izgori mnogo brže, jer će njegovi načini rada biti drugačiji - precijenjeni.
Već smo govorili o upotrebi sličnih mikro krugova u članku "5 voltni punjač u automobilu". Usput, ako se ipak odlučite za napajanje PWM LED-a, iako se to jedva isplati, onda će vam ovaj članak otkriti i sve tajne implementacije takvog projekta.
Sumirajući o povezivanju LED-a na 12 volti u automobilu vlastitim rukama
Sumirajući povezivanje LED-a na 12-voltnu mrežu, možemo reći o jednostavnosti dizajna kola. Kao iu slučaju kada se koristi otpornik, tako i sa mikro krugom - stabilizatorom. Sve je to lako i jednostavno. Barem, ovo je najjednostavnija stvar koju možete sresti u elektronici. Dakle, svi bi trebali ovladati povezivanjem LED-a na ugrađenu mrežu automobila na 12 volti i to sigurno. Ako ni ovo nije “preteško”, onda složenije uopće ne treba uzimati.
Video o povezivanju LED-a na mrežu u automobilu
A sada, da biste lakše shvatili koja je vrijednost otpora potrebna i koja snaga za vaš konkretni slučaj, možete koristiti kalkulator odabira otpornika
Svake godine u svijetu raste popularnost LED (led) rasvjete, koja se organizira ne uz pomoć sijalica, već posebnim trakama. Riječ je o specijalnim rasvjetnim proizvodima koji imaju puno prednosti u odnosu na druge vrste svjetiljki. Ali da bi radile efikasno i dugo, LED trake moraju biti povezane na napajanje preko posebne jedinice.
Vrijedi napomenuti da nije svaka prodana jedinica napajanja (PSU) prikladna za vas led traka. Dakle, da bi se njegov rad odvijao kako treba, u ovoj situaciji potrebno je izračunati potrebnu potrošnju energije koju treba da ima napajanje priključeno na traku. Ovaj članak će vam pomoći da shvatite ovaj problem.
Karakteristike proizvoda i zašto vam je potreban adapter
Popularnost LED proizvoda (trake i sijalice) dovela je do pojave rasvjetna tijelaširok asortiman ovakvih proizvoda. I trake po ovom pitanju ne zauzimaju posljednje mjesto. Sve je povezano sa velikom popularnošću LED traka, koje imaju sledeće prednosti:
- lako se postavljaju na bilo koju ravan, jer imaju samoljepljivu podlogu;
- imaju različite boje sjaja;
- može se kontrolisati daljinskim upravljačem kada je spojen na krug kontrolera;
- mogućnost produžavanja proizvoda koliko god je potrebno, ovisno o dužini pozadinskog osvjetljenja;
- niska potrošnja energije;
Bilješka! Takvi proizvodi troše najmanju količinu električne energije.
- dug period usluge.
Najveći problem koji može nastati u situaciji sa ovom vrstom LED proizvoda je pravi izbor i priključenje na napajanje. I nije dovoljno samo izračunati kakvo vam je napajanje potrebno. Moraju se poštovati pravila povezivanja. Samo ako su proračun i veza bili tačni, možete se diviti jarkom i šarenom sjaju vašeg novog LED pozadinskog osvjetljenja.
Potreba za napajanjem za LED trake temelji se na činjenici da su ovi proizvodi niskonaponski. Obično su ocijenjeni na 12 ili 24 volta. Istovremeno, električna mreža kojom teče struja u našim kućama i stanovima ima 220 volti. Kao rezultat ove neusklađenosti, potreban je adapter (napajanje) koji će omogućiti da struja koja dolazi iz mreže odgovara potrebnim parametrima napona. Samo uz pomoć napajanja moguće je promijeniti struju na željene parametre primjenjive na ovu vrstu LED proizvoda.
Bilješka! Ako napajanje koje ima napajanje nije prikladno, tada struja koja dolazi iz mreže može uzrokovati da LED diode pregore.
Stoga, prilikom odabira izvora napajanja, trebali biste saznati kolika bi njegova snaga trebala biti za LED diode određene dužine.
Odabiremo pretvarač: važne nijanse izbora
Vodootporni pretvarač
Prilikom odabira bloka za ovu vrstu rasvjetnih proizvoda, trebali biste se osloniti na sljedeće pokazatelje:
- raspoloživi napon napajanja: 12 ili 24 volta;
- ukupna snaga koju troši kupljeni proizvod;
- potreba za zaštitom jedinice od visoke vlažnosti.
Bilješka! Ako kupujete rasvjetne proizvode za ugradnju u prostorije s vlažnom klimom (kupatilo, bazen, kuhinja, lođa ili balkon), pretvarač mora biti zaštićen od vlage.
Osim toga, izbor bloka treba izvršiti na osnovu vlastitih financijskih mogućnosti. Što je blok bolji i bolji, to će koštati skuplje. Ali zapamtite da nekvalitetni pretvarač, koji prolazi kroz sebe struju različitih napona, može prilično brzo propasti.
Najvažniji parametar za odabir PSU-a je njegova snaga. Njegov izračun se temelji na dužini proizvoda (koliko metara sadrži), kao i drugim parametrima, o kojima ćemo govoriti u sljedećem odjeljku.
Parametri proračuna snage pretvarača
Pretvarač koji mijenja strujnu karakteristiku sastavni je dio šeme povezivanja za ovaj rasvjetni proizvod. Ako ga nema, struja će odmah uništiti LED, čineći ga neprikladnim za dalju upotrebu. U tom slučaju, sam proizvod može imati različit napon i dužinu (svaki metar ima veliki značaj). Stoga se u svakoj pojedinačnoj situaciji vrši vlastiti proračun snage.
Bilješka! Možete saznati koji je PSU potreban za određenu LED traku iz posebne tablice. Ova tabela je prikazana ispod.
Tabela za odabir PSU
Ljudi najčešće kupuju proizvode za 12 volti, jer ih je lakše pronaći i koštaju malo manje.
Snaga za PSU je glavni parametar. Stoga, kako struja ne bi dovela do izgaranja proizvoda, potrebno je pravilno izračunati. A za to morate znati sljedeće parametre:
- dužina rasvjetnog proizvoda;
Bilješka! Budući da LED može lako rasti u dužinu, svaki metar ovdje utiče na ukupnu potrošenu energiju. Svaki produženi metar će povećati ovu cifru.
- koliko dioda ima (po metru). Gornja tabela pokazuje koliko LED dioda ima svaki metar određene vrste trake.
Postavljanje dioda na bazu
Ova dva parametra (dužina i broj LED dioda za svaki mjerač) su osnova za izračunavanje snage PSU-a. Na primjer, želite na pretvarač spojiti 2 petometarske SMD 5050 RGB trake.To znači da tabela pokazuje da ima 30 LED dioda po metru takvog proizvoda, a dužina same LED diode je dva metra.
Detaljan primjer izračunavanja željenog indikatora
Snaga je parametar čija je jedinica vati. Da biste ga izračunali za određenu LED traku, morate provesti sljedeći algoritam:
- prvo morate odrediti koliko energije troši jedan mjerač. Ovaj parametar je lako odrediti iz gornje tabele. Na primjer, za SMD5050 trake po metru, ova brojka će biti 7,2 vata;
- tada možete lako izračunati snagu koju troši LED općenito. Da biste to učinili, samo trebate pomnožiti indikator za jedan metar dužinom. Na primjer, želite napraviti pozadinsko osvjetljenje od 10-metarskog modela SMD5050. U ovoj situaciji, množimo 7,2 vata sa 10 i dobijemo 72 vata.
Ovo je snaga, 72 vata, koju će potrošiti desetmetarski SMD5050. Ali ovdje sudbina slijedi da će se određeni broj vati potrošiti na pretvaranje struje. Stoga je važno odabrati pretvarač s jedinstveno velikom vrijednošću vata tako da postoji mala margina. On će nadoknaditi moguće gubitke i održati performanse rasvjetnih proizvoda povezanih s njim na odgovarajućem nivou.
Bilješka! Minimalna rezerva snage (vati) koju mora imati napajanje treba da bude 30% konačne brojke vaših proračuna. U našem slučaju, 20% treba izračunati od 72 vata.
Dakle, konačna brojka vaših proračuna za proizvode s ukupnom potrošnjom od 72 vata, uključujući 30%, već će biti 93,4 vata. Možete pronaći podatke da 20-25% treba uzeti kao maržu. Koju ćete opciju proračuna koristiti na kraju ovisi o vama i o predloženom rasponu PSU-a.
Vrste pretvarača za led proizvode
Sada ostaje samo otići u trgovinu ili na tržište za pretvarač koji nam je potreban. Možete odabrati BP sa zaokruženom vrijednošću, ali što je moguće bliže konačnoj cifri vaših proračuna.
Zaključak
Unatoč velikom broju prednosti LED proizvoda, kada koristite trake, morate biti pažljivi pri izračunavanju snage za korištenu PSU. Ako se greška uvukla u izračune, onda kada je proizvod spojen na mrežu, može jednostavno izgorjeti. Rad led traka bit će kvalitetan samo uz pravilno odabran pretvarač.
Kako odabrati i instalirati senzore zapremine za automatska kontrola svjetlo
Domaće podesivo tranzistorski blokovi napajanje: montaža, primjena u praksi
U krugovima sa LED diodama, oni se nužno koriste za ograničenje. Štiti od izgaranja i prijevremenog kvara LED elemenata. Glavni problem leži u tačnom odabiru potrebnih parametara, stoga je kalkulator za izračunavanje otpora za LED diode vrlo popularan među stručnjacima. Da biste dobili što preciznije rezultate, bit će vam potrebni podaci o naponu izvora napajanja, o prednjem naponu same LED diode i njenoj nazivnoj struji, kao i dijagram povezivanja i broj elemenata.
Kako izračunati otpor otpornika za ograničavanje struje
U najjednostavnijem slučaju, kada potrebni početni podaci nisu dostupni, prednji napon LED dioda može se odrediti s velikom preciznošću prema boji sjaja. Tipični podaci o ovom fizičkom fenomenu su sažeti u tabeli.
Mnoge LED diode imaju nazivnu struju od 20mA. Postoje i druge vrste elemenata u kojima ovaj parametar može doseći vrijednost od 150 mA i više. Stoga, da bi se precizno odredila nazivna struja, podaci na tehničke specifikacije LED. Ako su potrebne informacije potpuno odsutne, nazivna struja elementa uvjetno se uzima kao 10 mA, a napon naprijed je 1,5-2 volta.
Broj otpornika koji ograničavaju struju direktno ovisi o shemi povezivanja poluvodičkih elemenata. Na primjer, ako se koristi, jedan otpornik se može potpuno izostaviti, jer će jačina struje u svim točkama biti ista.
U slučaju paralelne veze, jedan otpornik za gašenje više neće biti dovoljan. To je zbog činjenice da karakteristike LED dioda ne mogu biti potpuno iste. Svi oni imaju svoje otpore i istu različitu potrošnju struje. To jest, element s minimalnim otporom troši velika količina struje i može prerano otkazati.
Stoga, ako barem jedna od paralelno povezanih LED dioda ne uspije, to će dovesti do povećanog napona, za koji ostali elementi nisu dizajnirani. Kao rezultat toga, oni će također prestati s radom. Stoga, kada je spojena paralelno, svaka LED dioda ima svoj otpornik.
Sve ove karakteristike su uzete u obzir u online kalkulatoru. Proračuni se temelje na formuli za određivanje otpora: R \u003d Uexting / ILED. Zauzvrat, Ugašenje = Unaskrba - ULED.
Rad LED diode temelji se na emisiji svjetlosnih kvanta koji nastaju kada struja teče kroz nju. Ovisno o tome, mijenja se i svjetlina sjaja elementa. S malom strujom slabo svijetli, a sa velikom se rasplamsava i izgara. Da biste ograničili struju koja teče kroz njega, najlakši način je korištenje otpora. Nije teško izvršiti ispravan proračun otpornika, ali treba imati na umu da on samo ograničava, ali ne i stabilizira struju.
Princip rada i svojstva
LED je uređaj ima sposobnost da emituje svetlost. Na štampanim pločama i dijagramima označava se latiničnim slovima LED (Light Emitting Diode), što u prijevodu znači „dioda koja emitira svjetlost“. Fizički, to je kristal smješten u kućištu. Klasično, smatra se da je cilindar, čija jedna strana ima konveksan zaobljen oblik, što je hemisferna leća, a druga je ravna baza, a na njoj se nalaze zaključci.
S razvojem solid state tehnologije i smanjenjem procesne tehnologije, industrija je počela proizvoditi SMD diode dizajnirane za površinsku montažu. Unatoč tome, fizički princip LED-a se nije promijenio i isti je za bilo koju vrstu i boju uređaja.
Proces proizvodnje uređaja za zračenje može se opisati na sljedeći način. U prvoj fazi se uzgaja kristal. To se događa stavljanjem umjetno napravljenog safira u komoru ispunjenu plinovitom mješavinom. Sastav ovog plina uključuje dodatke i poluvodič. Kada se komora zagrije, rezultirajuća tvar se taloži na ploču, dok debljina takvog sloja ne prelazi nekoliko mikrona. Nakon završetka procesa taloženja raspršivanjem, formiraju se kontaktne pločice i cijela ova struktura se postavlja u kućište.
Zbog posebnosti proizvodnje, LED diode nemaju iste parametre i karakteristike. Stoga, iako proizvođači pokušavaju sortirati uređaje koji su bliski po vrijednosti, često u istoj seriji postoje proizvodi koji se razlikuju po temperaturi boje i radnoj struji.
Uređaj radio elementa
Dioda koja emituje svjetlost ili LED dioda je poluvodički radio element, čiji se rad temelji na svojstvima prijelaza elektron-rupa. Kada struja prolazi kroz njega u smjeru naprijed, na granici između dva materijala se javljaju procesi rekombinacije, praćeni zračenjem u vidljivom spektru.
Dugo vremena industrija nije mogla proizvesti plavu LED diodu, zbog čega je bilo nemoguće dobiti bijeli emiter sjaja. Tek 1990. godine istraživači japanske korporacije Nichia Chemical Industries izmislili su tehnologiju za dobivanje kristala koji emituje svjetlost u plavom spektru. To je automatski omogućeno miješanjem zelene, crvene i plave boje primi BIJELO.
Proces zračenja zasniva se na oslobađanju energije tokom rekombinacije naelektrisanja u zoni tranzicije elektron-rupa. Nastaje kontaktom dva poluvodička materijala različite provodljivosti. Kao rezultat ubrizgavanja, prijelaza sporednih nosača naboja, formira se sloj barijere.
Na strani materijala sa n-provodljivošću pojavljuje se barijera od rupa, a na strani sa p-provodljivošću elektrona. Postoji balans. Kada se napon primjenjuje prema naprijed, dolazi do masivnog pomjeranja naelektrisanja u pojasu sa obje strane. Kao rezultat, oni se sudaraju i energija se oslobađa u obliku svjetlosti.
Ovo svjetlo može, ali i ne mora biti vidljivo ljudskom oku. Zavisi od sastava poluprovodnika, količine nečistoća i zazora. Stoga se vidljivi spektar postiže izradom višeslojnih poluvodičkih struktura.
Karakteristike LED dioda
Boja sjaja zavisi od vrste poluprovodnika i stepena njegovog dopinga, koji određuje zazor u pojasu p-n zonama tranzicija. Vijek trajanja LED dioda prvenstveno ovisi o temperaturni uslovi njegova djela. Što je veće zagrijavanje uređaja, brže dolazi do njegovog starenja. A temperatura je zauzvrat povezana sa strujom koja prolazi kroz LED. Što je manja snaga izvora svjetlosti, duži je njegov vijek trajanja. Starenje se izražava kao smanjenje svjetline rasvjetnog tijela. Stoga je toliko važno odabrati pravi otpor za LED.
Glavne karakteristike LED dioda uključuju:
Metode povezivanja
Za nesmetani rad LED diode vrlo je važna vrijednost radne struje. Nepravilno povezivanje izvora zračenja ili značajno širenje njihovih parametara tokom zajedničkog rada dovest će do viška struje koja teče kroz njih i daljeg izgaranja uređaja. To je zbog povećanja temperature, zbog čega se LED kristal jednostavno deformira, a p-n spoj se probija. Stoga je toliko važno ograničiti količinu struje koja se dovodi do izvora svjetlosti, odnosno ograničiti napon napajanja.
Najlakši način za to je korištenje otpora spojenog u seriju s krugom emitera. U ovom svojstvu koristi se običan otpornik, ali mora imati određenu vrijednost. Njegova velika vrijednost neće moći pružiti potrebnu razliku potencijala za nastanak procesa rekombinacije, a manja vrijednost će je spaliti. U ovom slučaju, ne morate samo znati kako izračunati otpor za LED, već i razumjeti kako ga ispravno staviti, posebno ako je krug zasićen radio elementima.
U električnom kolu može se koristiti i jedna LED i nekoliko LED dioda. U ovom slučaju postoje tri sheme za njihovo uključivanje:
- single;
- dosljedan;
- paralelno.
pojedinačni element
Kada se u električnom kolu koristi samo jedna LED dioda, tada se jedan otpornik postavlja u seriju s njim. Kao rezultat takvog povezivanja, ukupni napon primijenjen na ovo kolo bit će jednak zbiru padova razlike potencijala na svakom elementu kruga. Ako ove gubitke na otporniku označimo kao Ur, a na LED-u kao Us, tada će ukupni napon EMF izvora biti jednak: Uo = Ur + Us.
Parafrazirajući Ohmov zakon za dio mreže I = U / R, dobiva se formula: U \u003d I * R. Zamjenom rezultirajućeg izraza u formulu za pronalaženje ukupnog napona, dobivamo:
Uo = IrRr + IsRs, gdje je
- Ir je struja koja teče kroz otpornik, A.
- Rr - izračunati otpor otpornika, Ohm.
- Is je struja koja prolazi kroz LED, A.
- Rs je interna impedansa LED diode, Ohm.
Vrijednost Rs varira ovisno o radnim uvjetima izvora zračenja, a njegova vrijednost ovisi o jačini struje i potencijalnoj razlici. Ova zavisnost se može vidjeti proučavanjem strujno-naponske karakteristike diode. U početnoj fazi dolazi do laganog povećanja struje, a Rs ima visoku vrijednost. Nakon toga impedancija naglo opada i struja brzo raste čak i uz neznatno povećanje napona.
Ako kombinirate formule, dobit ćete sljedeći izraz:
Rr = (Uo - Us) / Io, Ohm
Ovo uzima u obzir da je jačina struje koja teče u serijskom krugu dionice kola ista u bilo kojoj tački, odnosno Io = Ir = Is. Ovaj izraz je također pogodan za serijsko povezivanje LED dioda, jer također koristi samo jedan otpornik za cijelo kolo.
Dakle, da bismo pronašli željeni otpor, ostaje da saznamo vrijednost Nas. Vrijednost pada napona na LED diodi je referentna vrijednost i ima svoju za svaki radio element. Da biste dobili podatke, morat ćete koristiti tablicu sa podacima na uređaju. Datasheet je skup informacionih listova koji sadrže sveobuhvatne informacije o parametrima, režimima rada, kao i shemama prebacivanja radio elemenata. Proizveden od strane proizvođača proizvoda.
paralelno kolo
Sa paralelnom vezom, radio elementi se međusobno dodiruju na dvije tačke - čvorovi. Za ovu vrstu kola vrijede dva pravila: jačina struje koja ulazi u čvor jednaka je zbroju jačina struja koje izlaze iz čvora, a razlika potencijala u svim točkama čvorova je ista. Na osnovu ovih definicija možemo zaključiti da se u slučaju paralelnog povezivanja LED dioda, potrebni otpornik, koji se nalazi na početku čvora, nalazi po formuli: Rr = Uo / Is1 + In, Ohm, gdje je:
- Uo je razlika potencijala primijenjena na čvorove.
- Is1 je struja koja teče kroz prvu LED diodu.
- In je struja koja prolazi kroz n-tu LED diodu.
Ali takav krug sa zajedničkim otporom koji se nalazi ispred paralelne veze LED dioda se ne koristi. To je zbog činjenice da će u slučaju izgaranja jednog emitera, prema zakonu, struja koja ulazi u čvor ostati nepromijenjena. A to znači da će se rasporediti između preostalih radnih elemenata i da će istovremeno kroz njih teći više struje. Kao rezultat toga, doći će do lančane reakcije i svi poluvodički emiteri će na kraju izgorjeti.
Stoga će biti ispravno koristiti vlastiti otpornik za svaku paralelnu granu sa svojom LED diodom i izračunati otpornik za LED posebno za svaku ruku. Ovaj pristup je također povoljan jer se u krugu mogu koristiti radioelementi različitih karakteristika.
Proračun otpora svake ruke sličan je jednom uključivanju: Rn = (Uo - Us) / In, Ohm, gdje je:
- Rn je željeni otpor n-te grane.
- Uo - Us - razlika u padu napona.
- In - struja kroz n-tu LED diodu.
Primjer izračuna
Pusti dijagram ožičenja napajanje se napaja iz izvora konstantnog napona jednakog 32 volta. U ovom krugu postoje dvije marke LED diode povezane paralelno jedna s drugom: Cree C503B-RAS i Cree XM-L T6. Da biste izračunali potrebnu impedanciju, morat ćete iz datasheeta saznati tipičan pad napona na ovim LED diodama. Dakle, za prvi je 2,1 V pri struji od 0,2, a za drugi je 2,9 V pri istoj jakosti struje.
Zamjenom ovih vrijednosti u formulu za serijski krug, dobivate sljedeći rezultat:
- R1 = (U0-Us1) / I = (32-2,1) / 0,2 = 21,5 oma.
- R2 = (U0-Us2) / I = (32-2,9) / 0,2 = 17,5 oma.
Najbliže vrijednosti se biraju iz standardne serije. Oni će biti: R1 = 22 oma i R2 = 18 oma. Ako želite, možete izračunati i snagu koju rasipaju otpornici koristeći formulu: P \u003d I * I * U. Za pronađene otpornike bit će P = 0,001 W.
Online kalkulatori zasnovani na pretraživaču
At u velikom broju LED diode u krugu za izračunavanje otpora za svaku je prilično naporan proces, pogotovo jer se u ovom slučaju može napraviti greška. Stoga je najlakše koristiti online kalkulatore za izračune.
Oni su program napisan za pokretanje u pretraživaču. Na internetu možete pronaći mnogo takvih kalkulatora za LED diode. ali princip rada je isti. Morat ćete unijeti referentne podatke u predložene obrasce, odabrati šemu povezivanja i kliknuti na dugme "Rezultat" ili "Izračun". Nakon toga, ostaje samo čekati odgovor.
Ručnim ponovnim izračunavanjem možete ga provjeriti, ali u tome neće biti puno smisla, jer programi koriste slične formule prilikom izračunavanja.