Calculul sursei de alimentare pentru LED. Cum se calculează consumul de amperi pentru o bandă LED sau o diodă. Tipuri de surse de alimentare comutate

Calculul pentru un LED este destul de simplu, rapid și nu conține nimic „militar”, doar legea lui Ohm. Deși există multe calculatoare online pe World Wide Web care ajută la determinarea diverșilor parametri, în opinia mea personală, este mai bine să-ți dai seama și să înțelegi fizica procesului decât să folosești orbește astfel de calculatoare.

Cel mai comun exemplu este conectarea unui LED la o sursă de alimentare de 5 V, de exemplu la un port USB al computerului. Al doilea exemplu este o conexiune la o baterie de mașină, a cărei tensiune nominală este de 12 V. Dacă un dispozitiv semiconductor este conectat direct la o astfel de sursă de alimentare, acesta din urmă va eșua pur și simplu sub influența unui curent care depășește valoarea admisă. - se va produce defalcarea termică a cristalului semiconductor. Prin urmare, este necesar să se limiteze cantitatea de curent.

Pentru o mai bună claritate, să luăm două tipuri de LED-uri cu cele mai comune caracteristici:

Voltaj:

U VD 1 = 2,2 V;

U VD 2 = 3,5 V;

actual:

I VD 1 = 0,01 A;

I VD 2 = 0,02 A.

Calculul unui rezistor pentru un LED

Să determinăm rezistența R 1,5 pentru VD 1 la Uip = 5 V.

Pentru a calcula valoarea rezistenței, conform legii lui Ohm, trebuie să cunoașteți curentul și tensiunea:

R=U/I.

Cunoaștem mărimea curentului care curge în circuit, inclusiv prin VD, din condiția dată I VD 1 = 0,01 A, de aceea căderea de tensiune pe R 1,5 ar trebui determinată. Este egal cu diferența dintre Uip = 5 V furnizat și căderea de tensiune pe LED-ul U VD 1 = 2,2 V:

Acum găsim R 1,5

Din seria standard de rezistențe, o selectăm pe cea mai apropiată în direcția creșterii, deci luăm R 1,5 = 300 Ohmi.

În același mod, să calculăm R pentru VD 2:

Să efectuăm calcule similare cu o valoare Uip = 12 V.

Acceptăm R 1,12 = 1000 Ohm = 1 kOhm.

Luăm R 2,12 = 430 Ohm.

Pentru comoditate, notăm valorile rezistenței obținute ale tuturor rezistențelor:

Trebuie remarcat faptul că rezistența selectată din gama standard o depășește pe cea calculată, astfel încât curentul din circuit va fi redus semnificativ. Cu toate acestea, această scădere poate fi neglijată din cauza valorii sale mici.

Calculul puterii disipate

Identificarea rezistenței este doar jumătate din luptă. Rezistorul este de asemenea caracterizat parametru important, care se numește putere de disipare P, este puterea pe care o poate rezista mult timp fără a se supraîncălzi peste o anumită temperatură. Depinde de curentul pătrat, deoarece acesta din urmă care curge în circuit provoacă încălzirea elementelor sale.

P = I 2 R.

Din punct de vedere vizual, un rezistor cu un P mai mare este mai mare ca dimensiune.

LED-urile sunt radioelemente moderne, economice, de încredere utilizate pentru indicarea luminii. Credem că toată lumea știe despre asta! Pe baza acestei experiențe există o dorință atât de mare de a folosi LED-uri pentru proiectarea unei game largi de circuite electrice, atât în ​​electronice de larg consum, cât și pentru mașini. Dar aici apar anumite dificultăți. La urma urmei, cele mai comune LED-uri au o tensiune de alimentare de 3...3,3 volți, iar tensiunea de bord a mașinii este nominal de 12 volți, uneori crescând la 14 volți. Desigur, aici apare o presupunere logică că, pentru a conecta LED-urile la rețeaua de 12 volți a mașinii, va fi necesară scăderea tensiunii. Articolul va fi dedicat acestui subiect, conectarea LED-ului la rețeaua de bord a vehiculului și reducerea tensiunii.

Două principii de bază despre cum puteți conecta un LED la 12 volți sau puteți reduce tensiunea la sarcină

Înainte de a trece la scheme specifice și descrierile acestora, aș dori să vorbesc despre două fundamental diferite, dar opțiuni posibile conectarea LED-ului la o rețea de 12 volți.
Primul este atunci când tensiunea scade din cauza faptului că o rezistență suplimentară a consumatorului este conectată în serie cu LED-ul, care este un microcircuit stabilizator de tensiune. În acest caz, o anumită parte a tensiunii se pierde în microcircuit, transformându-se în căldură. Aceasta înseamnă că al doilea, rămas, merge direct către consumatorul nostru - LED-ul. Din această cauză, nu se arde, deoarece nu trece toată tensiunea totală prin ea, ci doar o parte. Avantajul utilizării unui microcircuit este faptul că este capabil să mențină automat o anumită tensiune. Cu toate acestea, există și dezavantaje. Nu veți putea reduce tensiunea sub nivelul pentru care este proiectat. Doilea. Deoarece microcircuitul are o anumită eficiență, scăderea față de intrare și ieșire va diferi cu 1-1,5 volți în jos. De asemenea, pentru a utiliza microcircuitul, va trebui să folosiți un radiator disipator bun instalat pe acesta. La urma urmei, în esență, căldura generată de microcircuit este pierderea pe care nu am revendicat-o. Adică ceea ce am tăiat de la un potențial mai mare pentru a obține unul mai mic.
A doua opțiune pentru alimentarea LED-ului este atunci când tensiunea este limitată de un rezistor. Este asemănător cu a avea un mare conducta de apa l-ar lua și l-ar îngusta. În acest caz, debitul (debitul și presiunea) ar scădea semnificativ. În acest caz, doar o parte din tensiune ajunge la LED. Aceasta înseamnă că poate lucra și fără pericolul de a fi ars. Dezavantajul utilizării unui rezistor este că are și eficiență proprie, adică irosește și tensiunea nerevendicată în căldură. În acest caz, poate fi dificil să instalați rezistența pe radiatorul. Ca urmare, nu este întotdeauna potrivit pentru includerea într-un circuit. Un alt dezavantaj este faptul că rezistorul nu menține automat tensiunea într-o limită dată. Când tensiunea din circuitul comun scade, acesta va furniza LED-ului aceeași tensiune inferioară. În consecință, situația opusă va apărea atunci când tensiunea în circuitul comun crește.
Desigur, ambele opțiuni nu sunt ideale, deoarece atunci când funcționează din surse portabile de energie, fiecare dintre ele va cheltui o parte din energia utilă pe căldură. Și asta este relevant! Dar ce să facă, acesta este principiul muncii lor. În acest caz, sursa de energie își va cheltui o parte din energie nu pentru acțiuni utile, ci pentru căldură. Aici panaceul este de a folosi modularea lățimii pulsului, dar acest lucru complică semnificativ circuitul... Prin urmare, ne vom concentra în continuare pe primele două opțiuni, pe care le vom lua în considerare în practică.

Conectarea unui LED printr-o rezistență la 12 volți într-o mașină (prin intermediul unui rezistor)

Să începem, ca în paragraful de mai sus, cu opțiunea de conectare a LED-ului la o tensiune de 12 volți printr-un rezistor. Pentru a înțelege mai bine cum are loc căderea de tensiune, vă vom prezenta mai multe opțiuni. Când 3 LED-uri sunt conectate la 12 volți, 2 și 1.

Conectarea unui LED printr-o rezistență la 12 volți într-o mașină (prin intermediul unui rezistor)

Deci avem un LED. Tensiunea sa de alimentare este de 3,3 volți. Adică, dacă am lua o sursă de alimentare de 3,3 volți și am conecta un LED la ea, atunci totul ar fi grozav. Dar în cazul nostru, există o tensiune crescută, care nu este dificil de calculat folosind formula. 14,5-3,3= 11,2 volți. Adică, trebuie să reducem inițial tensiunea cu 11,2 volți și apoi să aplicăm doar tensiune la LED. Pentru a calcula rezistența, trebuie să știm ce curent circulă în circuit, adică curentul consumat de LED. În medie, aceasta este aproximativ 0,02 A. Dacă doriți, puteți căuta curent nominalîn fișa tehnică la LED. Ca rezultat, conform legii lui Ohm, se dovedește. R=11,2/0,02=560 Ohm. Se calculează rezistența rezistenței. Ei bine, desenarea unei diagrame este și mai ușor.

Puterea rezistorului este calculată folosind formula P=UI=11,2*0,02=0,224 W. O luăm pe cea mai apropiată conform seriei standard.

Conectarea a 2 LED-uri printr-o rezistență la 12 volți într-o mașină (prin intermediul unui rezistor)

Prin analogie cu exemplul anterior, totul este calculat la fel, dar cu o singură condiție. Deoarece există deja două LED-uri, căderea de tensiune pe ele va fi de 6,6 volți, iar restul de 14,5-6,6 = 7,9 volți va rămâne pentru rezistor. Pe baza acestui lucru, schema va fi după cum urmează.

Deoarece curentul din circuit nu s-a schimbat, puterea rezistorului rămâne neschimbată.

Conectarea a 3 LED-uri printr-o rezistență la 12 volți într-o mașină (printr-un rezistor)

Și încă o opțiune, când aproape toată tensiunea este stinsă de LED-uri. Aceasta înseamnă că rezistența va fi și mai mică ca valoare. Total 240 ohmi. Este atașată o diagramă pentru conectarea a 3 LED-uri la rețeaua de bord a mașinii.

În cele din urmă, tot ce avem de spus este că calculele au folosit o tensiune nu de 12, ci de 14,5 volți. Această tensiune crescută apare de obicei în rețeaua electrică a mașinii atunci când este pornită.
De asemenea, nu este greu de estimat că atunci când conectați 4 LED-uri, nu va trebui să utilizați deloc nicio rezistență, deoarece fiecare LED va avea 3,6 volți, ceea ce este destul de acceptabil.

Conectarea unui LED printr-un stabilizator de tensiune la 12 volți într-o mașină (printr-un microcircuit)

Acum să trecem la un circuit stabilizat de alimentare cu LED de 12 volți. Aici, așa cum am spus deja, există un circuit care își reglează propria rezistență internă. Astfel, LED-ul va fi alimentat în mod constant, indiferent de supratensiunile din rețeaua de bord. Din pacate, dezavantajul utilizarii microcircuitului este faptul ca tensiunea minima stabilizata care poate fi atinsa va fi de 5 volti. Cu această tensiune puteți găsi cele mai cunoscute microcircuite - stabilizatoare KR142 EH 5B sau analog străin L7805 sau L7805CV. Aici singura diferență este în producător și curentul nominal de funcționare de la 1 la 1,5 A.

Deci, tensiunea rămasă de la 5 la 3,3 volți va trebui stinsă conform aceluiași exemplu ca în cazurile anterioare, adică prin utilizarea unui rezistor. Cu toate acestea, reducerea tensiunii cu un rezistor cu 1,7 volți nu mai este la fel de critică ca cu 8-9 volți. Stabilizarea tensiunii în acest caz va fi încă observată! Iată o schemă de conexiuni pentru cipul stabilizator.
După cum puteți vedea, este foarte simplu. Oricine o poate implementa. Nu mai dificil decât lipirea aceluiași rezistor. Singura condiție este instalarea unui calorifer care va elimina căldura din microcircuit. Este necesar să-l instalați. Schema spune că microcircuitul poate alimenta 10 circuite LED, dar de fapt acest parametru este subestimat. De fapt, dacă aproximativ 0,02 A trece prin LED, atunci acesta poate alimenta până la 50 de LED-uri. Dacă trebuie să furnizați energie la o cantitate mai mare, atunci utilizați un al doilea circuit independent identic. Utilizarea a două microcircuite conectate în paralel nu este corectă. Deoarece caracteristicile lor sunt ușor diferite unele de altele, datorită caracteristicilor individuale. Drept urmare, unul dintre microcircuite va avea șansa să se ardă mult mai repede, deoarece modurile sale de funcționare vor fi diferite - supraestimate.
Am vorbit deja despre utilizarea microcircuitelor similare în articolul „Încărcător de 5 volți într-o mașină”. Apropo, dacă tot decideți să alimentați LED-ul folosind PWM, deși nu merită, atunci acest articol vă va dezvălui și toate secretele implementării unui astfel de proiect.

Pentru a rezuma despre conectarea unui LED la 12 volți într-o mașină cu propriile mâini

Pentru a rezuma, despre conectarea unui LED la o rețea de 12 volți, putem spune despre simplitatea designului circuitului. Atât cu cazul în care se folosește un rezistor, cât și cu un microcircuit - stabilizator. Toate acestea sunt ușor și simple. Cel puțin acesta este cel mai simplu lucru pe care îl poți întâlni în electronică. Deci, toată lumea ar trebui să poată conecta un LED la rețeaua de 12 volți de la bordul mașinii, cu siguranță. Dacă acest lucru este prea greu, atunci nu ar trebui să vă ocupați deloc de ceva mai complex.

Video despre conectarea unui LED la o rețea într-o mașină

Și acum, pentru a vă face mai ușor să estimați ce valoare a rezistenței aveți nevoie și ce putere pentru cazul dvs. specific, puteți utiliza calculatorul de selecție a rezistenței.

În fiecare an, popularitatea iluminatului cu LED, care este organizat nu folosind becuri, ci benzi speciale, crește în lume. Acestea sunt produse speciale de iluminat care au multe avantaje față de alte tipuri de lămpi. Dar pentru ca acestea să funcționeze eficient și pentru o perioadă lungă de timp, benzile LED trebuie conectate la sursa de alimentare printr-o unitate specială.

Este demn de remarcat faptul că nu toate unitățile de alimentare (PSU) vândute vor fi potrivite pentru dvs Banda LED. Prin urmare, pentru ca funcționarea sa să decurgă așa cum trebuie, în această situație este necesar să se calculeze consumul de energie necesar pe care trebuie să îl aibă sursa de alimentare conectată la bandă. Acest articol vă va ajuta să înțelegeți această problemă.

Caracteristicile produsului și de ce este necesar un adaptor

Popularitatea produselor LED (benzi și becuri) a dus la apariția pe piață corpuri de iluminat o gamă largă de astfel de produse. Mai mult, benzile nu ocupă ultimul loc în această chestiune. Totul este legat de popularitatea ridicată a benzilor LED, care au următoarele avantaje:

• usor de instalat pe orice suprafata, deoarece au o baza autoadeziva;
• au o varietate de culori strălucitoare;
• poate fi controlat de o telecomandă atunci când este conectat la un circuit controler;
• capacitatea de a extinde produsul atât cât este necesar, în funcție de lungimea luminii de fundal;
• consum redus de energie;

Fiţi atenți! Astfel de produse consumă cantitatea minimă de energie electrică.

• perioadă lungă de serviciu.

Cea mai mare problemă care poate apărea cu acest tip de produse LED este alegere corectăși conectarea sursei de alimentare. În plus, nu este suficient să calculezi pur și simplu ce fel de sursă de alimentare vei avea nevoie. Trebuie respectate regulile de conectare. Doar dacă calculele și conexiunile au fost corecte, poți admira strălucirea strălucitoare și colorată a noii tale lumini de fundal LED.
Necesitatea unei surse de alimentare pentru benzi LED se bazează pe faptul că aceste produse sunt de joasă tensiune.

Ele sunt de obicei evaluate pentru 12 sau 24 de volți. Totodată, rețeaua de alimentare prin care trece curentul în casele și apartamentele noastre are 220 de volți. Ca urmare a acestei nepotriviri, este necesar un adaptor (sursa de alimentare) care va permite curentului care vine din rețea să corespundă parametrilor de tensiune necesari. Doar cu ajutorul unei surse de alimentare puteți schimba curentul la parametrii necesari aplicabili pentru acest tip de produs LED.

Fiţi atenți! Dacă puterea furnizată de sursa de alimentare nu este adecvată, atunci curentul care vine din rețea poate duce la arderea LED-urilor.

Prin urmare, atunci când alegeți o sursă de alimentare, ar trebui să aflați cât de mult ar trebui să fie puterea acesteia pentru un LED de o anumită lungime.

Selectarea unui convertor: nuanțe importante ale alegerii

Convertor rezistent la apă

• Atunci când selectați o unitate pentru un anumit tip de produs de iluminat, ar trebui să vă bazați pe următorii indicatori:
• tensiune de alimentare disponibilă: 12 sau 24 volți;
• necesitatea de a proteja unitatea de umiditatea ridicată.

Fiţi atenți! Dacă achiziționați produse de iluminat pentru instalarea în încăperi cu un climat umed (baie, piscină, bucătărie, logie sau balcon), convertorul trebuie protejat de umiditate.

În plus, alegerea blocului ar trebui făcută pe baza propriilor capacități financiare. Cu cât blocul este mai bun și mai de calitate, cu atât va costa mai scump. Dar amintiți-vă că un convertor de calitate scăzută, care trece curent de diferite tensiuni prin el însuși, poate eșua rapid.
Cel mai important parametru pentru alegerea unei surse de alimentare este puterea acesteia. Calculul acestuia se bazează pe lungimea produsului (câți metri are), precum și pe alți parametri, despre care vom vorbi în secțiunea următoare.

Parametrii de calcul al puterii convertizorului

Convertorul, care modifică caracteristica curentului, este o parte integrantă a schemei de conectare pentru acest produs de iluminat. Dacă nu este acolo, curentul va deteriora imediat LED-ul, făcându-l inapt pentru utilizare ulterioară. În plus, produsul în sine poate avea tensiuni și lungimi diferite (fiecare metru are mare valoare). Prin urmare, fiecare situație individuală necesită propriul calcul al puterii.

Fiţi atenți! Puteți afla ce sursă de alimentare este necesară pentru o anumită bandă LED dintr-o masă specială. Acest tabel este prezentat mai jos.

Tabel pentru alegerea unei surse de alimentare

Cel mai adesea, oamenii cumpără produse de 12 volți, deoarece sunt mai ușor de găsit și sunt ceva mai ieftine.
Puterea pentru o sursă de alimentare este parametrul principal. Prin urmare, pentru a vă asigura că curentul nu duce la arderea produsului, calculul trebuie efectuat corect. Și pentru aceasta trebuie să cunoașteți următorii parametri:

• lungimea produsului de iluminat;

Fiţi atenți! Deoarece LED-ul își poate crește cu ușurință lungimea, fiecare metru aici afectează consumul total de energie. Fiecare metru suplimentar va crește acest indicator.

• câte diode există (pe metru). Tabelul de mai sus arată câte LED-uri are fiecare metru dintr-un anumit tip de bandă.

Amplasarea diodelor pe bază

Acești doi parametri (lungimea și numărul de LED-uri pentru fiecare metru) stau la baza calculării puterii sursei de alimentare. De exemplu, doriți să conectați 2 benzi SMD 5050 RGB de cinci metri la convertor. Aceasta înseamnă că tabelul arată că există 30 de LED-uri pe metru pentru un astfel de produs, iar lungimea LED-ului în sine este de doi metri.

Un exemplu detaliat de calcul al indicatorului necesar

Puterea este un parametru a cărui unitate de măsură este watul. Pentru a o calcula pentru o anumită bandă LED, trebuie să efectuați următorul algoritm:

• Mai întâi trebuie să determinați câtă energie consumă un metru. Acest parametru poate fi determinat cu ușurință din tabelul de mai sus. De exemplu, pentru benzi SMD5050 pe metru, această cifră va fi de 7,2 wați;
• Apoi puteți calcula cu ușurință puterea pe care o consumă LED-ul în total. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să înmulțiți indicatorul pentru un metru cu lungimea. De exemplu, doriți să faceți o lumină de fundal dintr-un model SMD5050 de 10 metri. În această situație, înmulțim 7,2 wați cu 10 și obținem 72 de wați.

Aceasta este puterea, 72 de wați, care va fi consumată de un SMD5050 de zece metri. Dar aici urmează soarta că un anumit număr de wați va fi cheltuit pentru conversia curentului. Prin urmare, este important să alegeți un convertor cu o putere unică în wați, astfel încât să existe o marjă mică. Acesta va compensa eventualele pierderi și va menține performanța produselor de iluminat conectate la acesta la nivelul corespunzător.

Fiţi atenți! Rezerva minimă de putere (wați) pe care trebuie să o aibă sursa de alimentare ar trebui să fie de 30% din cifra finală a calculelor dumneavoastră. În cazul nostru, 20% ar trebui calculat de la 72 de wați.

Astfel, cifra finală a calculelor dumneavoastră pentru produsele cu un consum total de 72 de wați, luând în considerare 30%, va fi deja de 93,4 wați. Puteți găsi date pe care ar trebui să le luați ca rezervă 20-25%. Opțiunea de calcul pe care o utilizați în cele din urmă depinde de dvs. și de gama propusă de surse de alimentare.

Tipuri de convertoare pentru produse LED

Acum nu mai rămâne decât să mergem la magazin sau piață pentru convertorul de care avem nevoie. Puteți alege o valoare rotunjită, dar una cât mai apropiată de cifra finală a calculelor dvs.

Concluzie

În ciuda numărului mare de avantaje ale produselor LED, atunci când utilizați benzi trebuie să fiți atenți la calcularea puterii pentru sursa de alimentare utilizată. Dacă în calcule s-a strecurat o eroare, atunci când produsul este conectat la rețea, se poate arde pur și simplu. Funcționarea benzilor LED va fi de înaltă calitate numai cu un convertor selectat corect.

Cum se selectează și se instalează senzori de volum pentru control automat aprinde
Ajustabil de casă blocuri de tranzistori surse de alimentare: asamblare, aplicare practică

În circuitele cu LED-uri, acestea sunt utilizate în mod necesar pentru limitare. Acestea protejează împotriva arderii și defectării premature a elementelor LED. Problema principală este selecția exactă a parametrilor necesari, motiv pentru care calculatorul de rezistență pentru LED-uri este foarte popular în rândul specialiștilor. Pentru a obține cele mai precise rezultate, veți avea nevoie de date despre tensiunea sursei de alimentare, tensiunea directă a LED-ului însuși și curentul său calculat, precum și schema de conectare și numărul de elemente.

Cum se calculează rezistența rezistențelor limitatoare de curent

În cel mai simplu caz, când lipsesc datele inițiale necesare, valoarea tensiunii directe a LED-urilor poate fi determinată cu mare precizie de culoarea strălucirii. Datele tipice despre acest fenomen fizic sunt rezumate într-un tabel.

Multe LED-uri au un curent nominal de 20 mA. Există și alte tipuri de elemente în care acest parametru poate atinge o valoare de 150 mA și mai mare. Prin urmare, pentru a determina cu exactitate curentul nominal, date pe specificatii tehnice LED. Dacă informațiile necesare lipsesc complet, curentul nominal al elementului este considerat convențional ca fiind de 10 mA, iar tensiunea directă este de 1,5-2 volți.

Numărul de rezistențe de limitare a curentului depinde direct de schema de conectare a elementelor semiconductoare. De exemplu, dacă utilizați, vă puteți descurca complet cu un singur rezistor, deoarece puterea curentului în toate punctele va fi aceeași.

În cazul unei conexiuni în paralel, un rezistor de stingere nu va mai fi suficient. Acest lucru se datorează faptului că caracteristicile LED-urilor nu pot fi exact aceleași. Toate au propriile rezistențe și același consum diferit de curent. Adică un element cu rezistență minimă consumă Mai mult curent și poate defecta prematur.

În consecință, dacă cel puțin un LED conectat în paralel se defectează, aceasta va duce la creșterea tensiunii pentru care elementele rămase nu sunt proiectate. Drept urmare, vor înceta să mai funcționeze. Prin urmare, într-o conexiune în paralel, fiecare LED este prevăzut cu propriul rezistor.

Toate aceste caracteristici sunt luate în considerare în calculatorul online. Calculele se bazează pe formula de determinare a rezistenței: R = Uquenching/ILED. La rândul său, Uquenching = Upower - ULED.

Funcționarea unui LED se bazează pe emisia de cuante de lumină care are loc atunci când curentul trece prin el. În funcție de aceasta, luminozitatea elementului se modifică. La curent scăzut, strălucește slab, dar la curent ridicat se arde și arde. Cea mai ușoară modalitate de a limita curentul care trece prin el este utilizarea unui rezistor. Nu este dificil să calculați corect rezistorul, dar ar trebui să vă amintiți că doar limitează, dar nu stabilizează curentul.

Principiul de funcționare și proprietăți

LED-ul este un dispozitiv având capacitatea de a emite lumină. Pe plăci de circuite imprimate iar în diagrame este notat cu literele latine LED (Light Emitting Diode), care tradus înseamnă „light emitting diode”. Din punct de vedere fizic, este un cristal plasat într-o carcasă. În mod clasic, este considerat un cilindru, o parte a căruia are o formă rotundă convexă, care este o lentilă emisferică, iar cealaltă are o bază plată, iar cablurile sunt amplasate pe ea.

Odată cu dezvoltarea tehnologiilor în stare solidă și reducerea proces tehnologic Industria a început să producă diode SMD destinate montării la suprafață. În ciuda acestui fapt, principiul fizic de funcționare al LED-ului nu s-a schimbat și este același pentru orice tip și culoare a dispozitivului.

Procesul de fabricație al unui dispozitiv de radiație poate fi descris după cum urmează. În prima etapă, cristalul este crescut. Acest lucru se întâmplă prin plasarea unui safir fabricat artificial într-o cameră plină cu un amestec gazos. Acest gaz conține aditivi dopanți și un semiconductor. Când camera este încălzită, substanța rezultată este depusă pe placă, iar grosimea unui astfel de strat nu depășește câțiva microni. După ce procesul de depunere este finalizat prin pulverizare, se formează plăcuțe de contact și întreaga structură este plasată în carcasă.

Datorită naturii producției, nu există LED-uri care să fie identice ca parametri și caracteristici. Prin urmare, deși producătorii încearcă să sorteze dispozitive care au valoare similară, adesea într-un singur lot există produse care diferă în ceea ce privește temperatura de culoare și curentul de funcționare.

Dispozitiv element radio

O diodă emițătoare de lumină (LED) este un element radio semiconductor a cărui funcționare se bazează pe proprietățile joncțiunii electron-gaură. Când un curent trece prin el în direcția înainte, la interfața celor două materiale au loc procese de recombinare, însoțite de radiații în spectrul vizibil.

De foarte multă vreme, industria nu a putut produce un LED albastru, motiv pentru care a fost imposibil să se obțină un emițător de lumină albă. Abia în 1990, cercetătorii de la corporația japoneză Nichia Chemical Industries au inventat o tehnologie pentru producerea unui cristal care emite lumină în spectrul albastru. Acest lucru a permis automat, prin amestecarea verde, roșu și albastru devine alb.

Procesul de radiație se bazează pe eliberarea de energie în timpul recombinării sarcinilor în zona de tranziție electron-gaura. Se formează prin contactul a două materiale semiconductoare cu conductivități diferite. Ca urmare a injectării, tranziției purtătorilor de sarcină minoritari, se formează un strat de blocare.

Pe partea materialului cu n-conductivitate apare o barieră de găuri, iar pe partea cu p-conductivitate apare o barieră de electroni. Există un echilibru. Când se aplică o tensiune de polarizare directă, există o mișcare masivă a sarcinilor în banda interzisă de pe ambele părți. Ca urmare, ele se ciocnesc și energia este eliberată sub formă de emisie de lumină.

Această lumină poate fi sau nu vizibilă pentru ochiul uman. Aceasta depinde de compoziția semiconductorului, de cantitatea de impurități și de banda interzisă. Prin urmare, spectrul vizibil este realizat prin fabricarea structurilor semiconductoare multistrat.

Caracteristicile LED-urilor

Culoarea strălucirii depinde de tipul de semiconductor și de gradul de dopaj al acestuia, care determină lățimea intervalului de bandă zonele p-n tranziţie. Durata de viață a LED-urilor depinde în primul rând de conditii de temperatura munca lui. Cu cât încălzirea dispozitivului este mai mare, cu atât mai rapid are loc îmbătrânirea acestuia. Iar temperatura, la rândul ei, este legată de curentul care trece prin LED. Cu cât puterea sursei de lumină este mai mică, cu atât durata de viață a acesteia este mai lungă. Îmbătrânirea este exprimată ca o scădere a luminozității unui corp de iluminat. Prin urmare, este atât de important să alegeți rezistența potrivită pentru LED.

Principalele caracteristici ale diodelor LED includ:

Metode de conectare

Pentru o funcționare fără probleme a LED-ului, curentul de funcționare este foarte important. Conectarea incorectă a surselor de radiații sau o răspândire semnificativă a parametrilor acestora atunci când lucrează împreună va duce la un exces de curent care curge prin ele și la o ardere suplimentară a dispozitivelor. Acest lucru se datorează unei creșteri a temperaturii, din cauza căreia cristalul LED este pur și simplu deformat și joncțiune p-n va sparge. Prin urmare, este atât de important să se limiteze cantitatea de curent furnizată sursei de lumină, adică să se limiteze tensiunea de alimentare.

Cel mai simplu mod de a face acest lucru este să utilizați un rezistor conectat în serie la circuitul emițătorului. În această calitate este folosit un rezistor obișnuit, dar trebuie să aibă o anumită valoare. Valoarea sa mare nu va putea furniza diferența de potențial necesară pentru apariția procesului de recombinare, iar o valoare mai mică o va arde. În acest caz, trebuie nu numai să știți cum să calculați rezistența pentru un LED, ci și să înțelegeți cum să-l instalați corect, mai ales dacă circuitul este saturat cu elemente radio.

Un circuit electric poate folosi unul sau mai multe LED-uri. În acest caz, există trei scheme pentru includerea lor:

• singur;
• secvenţial;
• paralel.

Un singur element

Când un singur LED este utilizat într-un circuit electric, atunci un rezistor este plasat în serie cu acesta. Ca rezultat al unei astfel de conexiuni, tensiunea totală aplicată acestui circuit va fi egală cu suma căderilor diferenței de potențial pe fiecare element al circuitului. Dacă desemnăm aceste pierderi pe rezistor ca Ur, iar pe LED ca Us, atunci tensiunea totală a sursei EMF va fi egală cu: Uo = Ur + Us.

Parafrazând legea lui Ohm pentru secțiunea de rețea I = U / R, se obține formula: U = I * R. Înlocuind expresia rezultată în formula pentru găsirea tensiunii totale, obținem:

Uo = IrRr + IsRs, unde

• Ir este curentul care trece prin rezistor, A.
• Rr - rezistența calculată a rezistenței, Ohm.
• Is este curentul care trece prin LED, A.
• Rs - impedanța internă a LED-ului, Ohm.

Valoarea lui Rs variază în funcție de condițiile de funcționare ale sursei de radiație, iar valoarea acesteia depinde de puterea curentului și diferența de potențial. Această dependență poate fi observată studiind caracteristica curent-tensiune a diodei. În stadiul inițial, există o creștere lină a curentului, iar Rs are o valoare ridicată. După aceasta, impedanța scade brusc și curentul crește rapid chiar și cu o ușoară creștere a tensiunii.

Dacă combinați formulele, obțineți următoarea expresie:

Rr = (Uo - Noi) / Io, Ohm

Se ține cont de faptul că puterea curentului care curge în circuitul serie al unei secțiuni a circuitului este aceeași în orice punct, adică Io = Ir = Is. Această expresie este potrivită și pentru conectarea LED-urilor în serie, deoarece folosește și un singur rezistor pentru întregul circuit.

Astfel, pentru a găsi rezistența necesară, rămâne să aflăm valoarea Noi. Valoarea căderii de tensiune pe LED este o valoare de referință și este diferită pentru fiecare element radio. Pentru a obține date, va trebui să utilizați fișa de date de pe dispozitiv. O fișă de date este un set de fișe de informații care conțin informații cuprinzătoare despre parametrii, modurile de funcționare, precum și schemele de circuit pentru pornirea unui element radio. Este produs de producătorul produsului.

Circuit paralel

Într-o conexiune paralelă, elementele radio se contactează între ele în două puncte - noduri. Pentru acest tip de circuit sunt valabile două reguli: puterea curentului care intră în nod este egală cu suma intensităților curente care emană de la nod, iar diferența de potențial în toate punctele nodurilor este aceeași. Pe baza acestor definiții, putem concluziona că în cazul conectării în paralel a LED-urilor, rezistența dorită, situată la începutul nodului, se găsește prin formula: Rr = Uo / Is1+In, Ohm, unde:

• Uo este diferența de potențial aplicată nodurilor.
• Is1 este curentul care curge prin primul LED.
• In este curentul care trece prin al n-lea LED.

Dar un astfel de circuit cu o rezistență comună situat în fața conexiunii paralele a LED-urilor nu este utilizat. Acest lucru se datorează faptului că, dacă un emițător se arde, conform legii, curentul care intră în nod va rămâne neschimbat. Aceasta înseamnă că va fi distribuit între elementele de lucru rămase și, în același timp, va curge mai mult curent prin ele. Ca rezultat, va avea loc o reacție în lanț și toți emițătorii semiconductori se vor arde în cele din urmă.

Prin urmare, ar fi corect să utilizați propriul rezistor pentru fiecare ramură paralelă cu propriul LED și să calculați rezistența pentru LED separat pentru fiecare braț. Această abordare este, de asemenea, avantajoasă prin faptul că circuitul poate utiliza radioelemente cu caracteristici diferite.

Calculul rezistenței fiecărui braț are loc în mod similar cu o singură conexiune: Rn = (Uo - Us) / In, Ohm, unde:

• Rn este rezistența necesară a ramului a n-a.
• Uo - Us - diferență de cădere de tensiune.
• In este curentul prin al n-lea LED.

Exemplu de calcul

Lăsați-l să plece schema electrica puterea este furnizată de la sursă tensiune DC, egal cu 32 volți. În acest circuit există două LED-uri de marcă conectate în paralel între ele: Cree C503B-RAS și Cree XM-L T6. Pentru a calcula impedanța necesară, va trebui să aflați căderea tipică de tensiune pe aceste LED-uri din fișa de date. Deci, pentru primul este de 2,1 V la un curent de 0,2, iar pentru al doilea este de 2,9 V la aceeași valoare a curentului.

Înlocuind aceste valori în formula pentru un circuit în serie, obțineți următorul rezultat:

• R1 =(U0-Us1)/ I=(32−2,1)/0,2 = 21,5 Ohm.
• R2 = (U0-Us2)/ I=(32−2,9)/0,2 = 17,5 Ohm.

Cele mai apropiate valori sunt selectate din seria standard. Acestea vor fi: R1 = 22 Ohmi și R2 = 18 Ohmi. Dacă doriți, puteți calcula și puterea disipată de rezistențe folosind formula: P = I*I*U. Pentru rezistențele găsite va fi P= 0,001 W.

Calculatoare online bazate pe browser

La cantitati mari LED-urile din circuit, calcularea rezistenței pentru fiecare este un proces destul de obositor, mai ales că puteți face o greșeală. Prin urmare, cel mai simplu mod de a face calcule este utilizarea calculatoarelor online.

Sunt un program scris pentru a rula într-un browser. Pe Internet puteți găsi multe astfel de calculatoare pentru LED-uri., dar principiul de funcționare este același. Va trebui să introduceți datele de referință în formularele furnizate, să selectați o diagramă de conexiune și să faceți clic pe butonul „Rezultat” sau „Calcul”. Apoi, tot ce rămâne este să așteptați un răspuns.

Recalculând-o manual, îl puteți verifica, dar nu va avea niciun rost în acest sens, deoarece programele folosesc formule similare atunci când calculează.