Artellie.ru

Дизайн интерьеров
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Меняется ли яркость светодиодов в зависимости от напряжения

Меняется ли яркость светодиодов в зависимости от напряжения?

Когда я был маленьким и изучал электричество, прекрасным инструментом для понимания напряжения / тока / сопротивления была лампочка накаливания (в моем случае это была маленькая лампочка на 3 В). Когда вы удвоили напряжение, поместив две батареи последовательно, оно светилось в 4 раза ярче, но больше нагревалось и было более подвержено перегоранию. Когда вы ставите две лампочки в серии, они светятся на 1/4 ярче. Когда вы устанавливаете их параллельно, они светятся нормально, но разряжают аккумулятор в два раза быстрее. И т.п.

Однако в этот день и возраст лампы накаливания находятся на выходе, и светодиоды заменяют их по уважительной причине (например, не перегорают каждые несколько месяцев или около того). Но светодиоды разные и следуют другим правилам, которые я не очень хорошо понимаю.

Мне было интересно — можно ли использовать светодиоды таким же образом? Я знаю, что для того, чтобы светодиод можно было использовать так же, как классическую лампочку, его необходимо подключать последовательно с резистором, иначе он потребляет слишком большой ток и перегорает. Я думаю, что вы даже можете купить светодиоды со встроенными резисторами. Но будут ли они работать таким же образом? Будут ли изменения напряжения сопровождаться соответствующими изменениями яркости?

Светодиоды — это совсем другой зверь по сравнению с лампами накаливания. Светодиоды относятся к классу устройств, известных как нелинейные устройства . Они не следуют Закону Ома в классическом смысле (однако Закон Ома все еще используется вместе с ними).

Светодиод (очевидно) является формой диода. Он имеет прямое напряжение, которое является напряжением, при котором диод начинает проводить. По мере увеличения напряжения растет и диодная проводимость, но это происходит нелинейно .

введите описание изображения здесь

Со светодиодом количество тока, проходящего через него, определяет его яркость. Увеличение напряжения увеличивает ток, да, но область, где это происходит без слишком большого тока, очень мала. На красной кривой выше это может быть чуть-чуть около 1,5 В, и к тому времени, когда вы достигнете 2 В, ток зашкаливает, а светодиод гаснет.

Последовательное включение светодиодов суммирует прямые напряжения, поэтому вы должны обеспечить более высокое напряжение для запуска проводимости, но контролируемая область все еще такая же крошечная.

Таким образом, мы контролируем ток вместо напряжения и принимаем прямое напряжение в качестве фиксированного значения. Включив резистор в цепь, чтобы заполнить зазор между напряжением питания и прямым напряжением, ограничивая ток в процессе, или используя постоянный ток , мы можем установить ток, который мы хотим пропустить через светодиод и таким образом установите яркость. Увеличивая ток, но не увеличивая напряжение (или только незначительное количество, и чисто случайно), мы увеличиваем яркость.

Формула для расчета сопротивления для использования для определенного тока:

Где — напряжение питания, V F — прямое напряжение светодиода, а I F — требуемый прямой ток светодиода. V S V F I F

Нет, сам светодиод (без резисторов или другой электроники) ведет себя совсем не так, как лампочка.

Посмотрите на эту таблицу случайных светодиодов.

Прокрутите страницу вниз со множеством графиков. Третий график показывает относительную интенсивность (свет) в зависимости от тока через светодиод:

Интенсивность против тока (334-15 / T1C1-4WYA)

(Источник: технические данные 334-15 / T1C1-4WYA)

Вы заметите, что эта кривая несколько линейна, то есть вдвое больше тока даст вам примерно вдвое больше света.

Что мы узнали: яркость светодиода в некоторой степени пропорциональна току, протекающему через него.

Но какой ток вы получаете для определенного напряжения?

Посмотрите на график 2:

Ток против напряжения (334-15 / T1C1-4WYA)

(Источник: технические данные 334-15 / T1C1-4WYA)

Прямой ток против прямого напряжения, обратите внимание, как быстро увеличивается ток для напряжения выше 3 Вольт. Только 0,5 В больше дает в 4 раза больше тока! Эта кривая также изменяется между светодиодами и перегревом.

Поэтому лучше питать светодиоды током, а не напряжением. Если вы питаете светодиод a напряжением, ток не очень предсказуем, поэтому яркость тоже не будет. Кроме того, мощность, подаваемая на светодиод, будет меняться, поскольку мощность представляет собой напряжение х ток.

Лучше поддерживать постоянный ток светодиода, поэтому необходимы последовательные резисторы, которые ограничивают ток до требуемого значения. Не совсем, но достаточно близко для большинства целей.

При установленном последовательном резисторе светодиод (+ резистор) в некоторой степени ведет себя как лампочка в том смысле, что изменение яркости более пропорционально приложенному напряжению.

LED и лампы накаливания практически противоположны по характеристикам.

    Светодиоды падают в R с ростом напряжения.

Сопротивление BULB увеличивается в 10 раз при включении. Это связано с большой экспоненциальной температурой ПТК (+) вольфрамовой нити. Между тем, светодиоды как раз наоборот, с небольшим линейным значением NTC (-).

  • Светодиоды не могут работать с отрицательным напряжением. Все рассчитаны при абсолютном макс. -5В.
  • Лампочки легко идут в обе стороны, AC-DC

Светодиоды используют ультразвуковую Au-связь «тонкий микрон», потому что пайка убьет их.

ЛАМПЫ . работают при 2500’C

  • Светодиоды нуждаются в защите от электростатического разряда.
  • Лампы поглощают ОУР без каких-либо проблем.
Читайте так же:
Сила тока для лампочки 100вт

Светодиоды бывают всех цветов радуги и за ее пределами.

Лампочки все одинаковые, в оттенках белого

  • Светодиоды могут обнаруживать свет с небольшим выходным током, как фотодиоды.
  • Лампочки не могут обнаружить свет.

Светодиоды односторонние даже с прозрачной подложкой.

Поэтому, когда вы складываете все это, вы должны понимать различия, чтобы заставить их работать в одной и той же энергетической среде. Или же полагаться на разработанное решение, чтобы сделать их простыми в использовании.

Если бы вы купили светодиоды со встроенными резисторами, они бы работали (почти) именно так.

Световая мощность светодиодов практически пропорциональна току в широком диапазоне.

I = ( V b − V f ) / R i I = ( V b / R i )

I = ( V b − 2 ∗ V f ) / ( 2 ∗ R i ) уменьшить примерно до :

I = ( V b / ( 2 ∗ R i ) )

Таким образом, при последовательном соединении двух светодиодов со встроенными последовательными резисторами ток падает до половины первоначального тока.

Яркость светодиода зависит прежде всего от тока, протекающего через него.

Обычная лампа накаливания фактически является резистором, она соответствует закону омов V = I * R. Если вы удвоите напряжение, ток удвоится, а используемая мощность возрастет в 4 раза (не совсем верно, есть некоторая температура сопутствующие эффекты, но пока достаточно близко).

Светодиод с другой стороны — это диод, как и большинство диодов, у него относительно фиксированное прямое напряжение смещения. Ниже этого напряжения ток не течет, выше этого тока ток неограничен, но напряжение уменьшается напряжением смещения. (Это значительное упрощение, но достаточно для большинства грубых вычислений)

Какое это напряжение будет зависеть от используемых материалов и будет зависеть от цвета. Обычно

1,8-2 В для красного, желтого или зеленого,

3 В для синего, белого или «истинно зеленого». Это падение напряжения будет увеличиваться с ростом тока, но только на 0,1-0,2 В, вы обычно можете игнорировать этот эффект.

Как вы указали в своем вопросе, светодиоды обычно соединены с резистором последовательно для ограничения тока. Почему?

Думайте о светодиоде как о фиксированном падении напряжения, он будет использовать фиксированное количество напряжения независимо от тока. Таким образом, если вы подключите светодиод 2 В непосредственно к источнику 3 В, то останется 1 В, который будет отброшен по остальной цепи. Остальная часть цепи в этом случае будет внутренним сопротивлением в блоке питания и проводах. Эти сопротивления обычно довольно низкие (настолько низкие, что вы обычно игнорируете их), и поэтому будет течь большой ток.

Предполагая, что сопротивления находятся в диапазоне 0,1 Ом, это даст ток I = V / R = (3-2) / 0,1 = 10 ампер.

Мощность, рассеиваемая в светодиоде, будет равна P = I * V = 10 * 2 = 20 Вт.

Это очень быстро нагреет светодиод до точки его разрушения. Реальный мир немного сложнее, поскольку светодиод не является идеальным фиксированным падением напряжения с нулевым сопротивлением, но конечный результат в любом случае одинаков.

Если мы добавим последовательный резистор на 100 Ом в дополнение к внутренним сопротивлениям, то ток уменьшится до 10 мА, и светодиод будет хорошо светиться.

Изменение значения резистора изменит яркость, большинство маленьких светодиодов ограничены максимум 20 мА и не видны намного ниже 1 мА. Обычно превышение 10 мА едва заметно (это больше связано с тем, как работают глаза, чем с тем, как работают светодиоды). Вы также можете изменить яркость, включив и выключив их очень быстро, это проще для цифровых систем и, как правило, более эффективно для заданной воспринимаемой яркости (опять же больше за счет глаз, чем светодиодов), это позволяет вам изменять яркость в то время как в оборудовании имеется только один фиксированный резистор. Если вы планируете использовать переменный резистор для установки яркости, то хорошей практикой также является включение небольшого фиксированного значения, чтобы при переменном резисторе в 0 ток был ограничен 20 мА.

Так что, если мы добавим два светодиода в серии?

Каждый светодиод нуждается в 2 В для включения. Два светодиода означают 4V. С источником 3 В у нас нет достаточного напряжения для прямого смещения диодов, и поэтому они будут блокировать весь ток. Светодиоды будут выключены. Если вы увеличите напряжение и правильно установите резистор ограничения тока, они оба включатся. Поскольку яркость зависит от тока, проходящего через светодиод, и они оба будут иметь одинаковый ток, они будут одинаковой яркости (для светодиодов одного типа).

Что, если мы добавим два светодиода параллельно?

Если мы добавим две параллели, каждая со своим собственным резистором, то это фактически отдельные цепи. Предполагая, что питания достаточно, каждый будет действовать так, как если бы он был единственным.

Если они делят резистор, то все становится интереснее. Теоретически, это будет работать нормально, вам нужно уменьшить значение резистора вдвое, чтобы получить то же значение для каждого светодиода, но в противном случае вы ожидаете, что оно будет работать. К сожалению, нет двух одинаковых светодиодов, все они будут иметь слегка отличающиеся напряжения смещения, что означает, что через один ток будет течь больше тока (это был бы весь ток через один, если бы не небольшое увеличение напряжения как тока увеличивается, что мы обычно игнорируем).

Читайте так же:
Формула расчета работы тока в лампе

Это означает, что два светодиода параллельно с одним резистором почти никогда не будут иметь одинаковую яркость.

Как правило, все, что необходимо для управления группой светодиодов (например, подсветка), будет использовать длинную последовательную цепочку светодиодов и будет повышать напряжение настолько высоко, насколько это необходимо (в пределах разумного), чтобы они все имели одинаковую яркость.

Защита светодиодных ламп от перегорания: схемы, причины, продлеваем жизнь

На рынке светодиодных ламп и светильников представлен широкий спектр продукции в разных ценовых диапазонах. Основное отличие приборов низкого и среднего ценовых сегментов заключается в большей степени не в используемых светодиодах, а в источниках питания для них.

Светодиоды работают от постоянного тока, а не от переменного, который протекает в бытовой электрической сети, а от качества преобразователя в большей степени зависит надежность ламп и режим работы светодиодов. В этой статье мы рассмотрим, как защитить светодиодные лампы и продлить жизнь дешевым моделям.

Всё описанное ниже справедливо и для светильников и для ламп.

Содержание статьи

Защита светодиодных ламп от перегорания

Два основных вида источников питания для светодиодов: гасящий конденсатор и импульсный драйвер

В самой дешевой светодиодной продукции используется гасящий конденсатор в качестве источника питания. Принцип его работы основан на реактивном сопротивлении конденсатора. Отметим простыми словами, что в цепях переменного тока конденсатор представляет собой аналог резистора. Отсюда следуют такие же недостатки, что и при использовании резистора:

1. Отсутствие стабилизации по напряжению или току.

2. Соответственно при росте входного напряжения увеличивается и напряжение на светодиодах, соответственно растёт и ток.

Эти недостатки связаны между собой. В отечественных электросетях, особенно в отдаленных районах, дачных поселках, деревнях и частном секторе часто наблюдаются скачки напряжения. Если напряжение проседает ниже 220В это не так страшно для ламп собранных по этой схеме, ток через светодиоды будет ниже, соответственно они прослужат дольше.

Схема светодиодной лампы с гасящим конденсатором:

Схема светодиодной лампы с гасящим конденсатором

А вот если напряжение будет выше номинального, например 240В, то светодиодная лампы быстро сгорит, по причине того, что и ток через светодиоды возрастет. Также очень опасны и импульсные скачки напряжения в сети, они возникают вследствие коммутации мощных электроприборов: вы наверняка замечали, что при включении холодильника или пылесоса, например, свет «моргает» — это и есть проявление этих импульсных скачков. Также они возникают во время грозы или аварийных ситуациях на ЛЭП или электростанции. Выглядит импульс следующим образом:

Импульсные драйвера для светодиодов

Импульсные драйвера для светодиодов

В светодиодных лампочках среднего и высокого ценового сегмента используются драйвера импульсного типа со стабилизацией тока.

Светодиоды работают от стабильного тока, напряжение для них не является основополагающей величиной. Поэтому драйвером называют источник тока. Его основными характеристиками является сила выходного тока и мощность.

Стабилизация тока реализуется с помощью цепей обратной связи, если не вдаваться в подробности существует два основных типа драйверов, которые используются в светодиодных лампочках и светильниках:

1. Бестрансформаторный, соответственно без гальванической развязки.

2. Трансформаторный – с гальванической развязкой.

Гальваническая развязка – это система, которая обеспечивает отсутствие прямого электрического контакта между первичной цепью питания и вторичной цепью питания. Она реализуется с помощью явлений электромагнитной индукции, иначе говоря, трансформаторами, а также с помощью оптоэлектронных устройств. В блоках питания для гальванической развязки используется именно трансформатор.

Типовая схема бестрансформаторного 220В драйвера для светодиодов изображена на рисунке ниже.

Типовая схема бестрансформаторного 220В драйвера для светодиодов

Обычно они построены на интегральной микросхеме со встроенными силовым транзистором. Она может быть в разных корпусах, например TO92, он используется также и в качестве корпуса для маломощных транзисторов и других ИМС, например линейных интегральных стабилизаторов, типа L7805. Встречаютcя и экземпляры в «восьминогих» корпусах для поверхностного монтажа, типа SOIC8 и другие.

Для таких драйверов повышения или понижения напряжения в питающей сети не страшны. Но крайне нежелательны импульсные перенапряжения – они могут вывести из строя диодный мост, если драйвер бестрансформаторный, то 220В попадут на выход микросхемы, или же мост пробьёт на КЗ по переменному току.

В первом случае высокое напряжение «убьёт светодиоды», вернее один из них, как это обычно происходит. Дело в том, что светодиоды в лампах, прожекторах и светильников обычно соединены последовательно, в результате сгорания одного светодиода цепь разрывается, остальные остаются целыми и невредимыми.

Во втором – выгорит предохранитель или дорожка печатной платы.

Типовая схема драйвера для светодиодов с трансформатором изображена ниже. Они устанавливаются в дорогую и качественную продукцию.

Типовая схема драйвера для светодиодов с трансформатором

Защита светодиодных ламп: схемы и способы

Есть разные способы защиты электроприборов, все они справедливы для защиты светодиодных светильников, среди них:

1. Использование стабилизатора напряжения – это самый дорогой способ и для защиты люстры его использовать крайне неудобно. Однако можно запитать весь дом от сетевого стабилизатора напряжения, они бывают различных типов – релейные, электромеханические (сервоприводные), релейные, электронные. Обзор их преимуществ и недостатков может стать темой для отдельной статьи, пишите в комментарии, если вам интересна эта тема.

2. Использование варисторов – это прибор ограничивающие всплески напряжения, может использоваться как для защиты конкретного светильника или другого прибора, так и на вводе в дом.

3. Использование дополнительного гасящего конденсатора последовательном включении. Таким образом, ограничивается ток лампы, конденсатор рассчитывают исходя из мощности лампы. Это скорее не защита, а понижение мощности лампы, в результате при повышенных значениях напряжения в электросети срок её службы не сократится.

Варистор для защиты ламп и другой бытовой техники

Варистор – это прибор ограничивающий напряжение, его действие подобно газовому разряднику. Это полупроводниковый прибор с переменным сопротивлением. Когда на его выводах напряжение достигает уровня напряжения срабатывания варистора, его сопротивление снижается с тысяч мегаом до десятков Ом и через него начинает протекать ток. Его подключают в цепь параллельно. Таким образом, происходит защита электрооборудования.

Варисторы

Внешний вид варисторов

Un — классификационное напряжение. Это такое напряжение, при котором через варистор начинает протекать ток силой в 1 мА;

Um — максимально допустимое действующее переменное напряжение (среднеквадратичное);

Um= — максимально допустимое постоянное напряжение;

Р — номинальная средняя рассеиваемая мощность, это та, которую варистор может рассеивать в течение всего срока службы при сохранении параметров в установленных пределах;

W — максимальная допустимая поглощаемая энергия в джоулях (Дж), при воздействии одиночного импульса.

Ipp — максимальный импульсный ток, для которого время нарастания/длительность импульса: 8/20 мкс;

Со — емкость, измеренная в закрытом состоянии, при работе ее значение зависит от приложенного напряжения, и когда варистор пропускает через себя большой ток, она падает до нуля.

Для увеличения рассеваемой мощности производители увеличивают размер самого варистора, а также делают его выводы более массивными. Они выступают в качестве радиатора для отвода выделенной тепловой энергии.

Для защиты электроприборов в отечественных электросетях переменным напряжением в 220В подбирают варистор больший, чем амплитудное значение напряжения, а примерно равно 310В. То есть можно устанавливать варистор с классификационным напряжением около 380-430В.

Например, подойдет TVR 20 431. Если вы установите варистор с меньшим напряжением, то возможны его «ложные» срабатывания при незначительных превышениях напряжения питающей сети, а если установите с большим – защита не будет эффективной.

Как уже было сказано, варисторы могут устанавливаться непосредственно на вводе в дом, таким образом, вы защитите все электроприборы в доме. Для этого промышленностью выпускаются модульные варисторы, так называемые УЗИП.

Вот схема его подключения для трёхфазной сети, для однофазной – аналогично.

Схема подключения УЗИП

Эти схемы с использованием дифавтомата и защитой от высокого потенциала на одном или двух проводах однофазной цепи не менее интересны.

Схема защиты ламп

Схема защиты ламп

Для защиты одного светильника или лампочки используют такую схему включения, она приведена на примере самодельного светодиодного светильника, но при использовании готового светильника или лампы варистор устанавливается также – параллельно по цепи 220В.

Схема самодельного светодиодного светильника

Вы его можете установить как в корпусе самого осветительного прибора, так и на питающих проводах снаружи. Если он подключается к розетке – варистор можно расположить в розетке. Варистор можно заменить супрессором.

В этом видео ролике автор интересно рассказывает о таком способе защиты.

Готовые решения

Устройство защиты от импульсных перенапряжений для светодиодных светильников – от производителя LittleFuse. Обеспечивают защиту от перенапряжений величиной до 20 кВ. В зависимости от конструкции устанавливается в параллель или последовательно.

 – от производителя LittleFuse. Обеспечивают защиту от перенапряжений величиной до 20 кВ. В

На рынке имеются устройства с разными характеристиками – напряжением срабатывания и пиковый ток.

Устройство защиты светодиодов сохраняет лампы при импульсах напряжения. Подключается параллельно цепи освещения после выключателя. Также предотвращает самопроизвольное мигание светодиодных лампочек при использовании выключателей с подсветкой.

Устройство защиты светодиодов

Суть работы такого устройства заключается в том, что внутри установлен конденсатор. Ток подсветки выключателей течет через него, также он сглаживает всплески напряжений.

Подобное или аналогичное устройство от фирмы Гранит, модель БЗ-300-Л. Индекс «Л» в конце говорит о том, что это блок защиты для светодиодных и энергосберегающих ламп (клл).

Устройство защиты ламп Гранит

Внутри расположено три детали, одну из которых мы рассмотрели выше:

Устройство защиты ламп Гранит

Вот принципиальная схема. Вы можете её повторить.

Принципиальная схема устройства для защиты ламп

Заключение

Полностью исключить вероятность перегорания светодиодных ламп и светильников невозможно. Однако вы можете продлить лампочкам жизнь, минимизировав влияние скачков напряжение. Сделать это можно либо своими руками, либо купив блок защиты светодиодных ламп заводского исполнения.

Ликбез о питании светодиодов

Очень часто при покупке светодиода задаётся вопрос: «На сколько он вольт?» Разумеется, если речь идёт о LED-лампе, модуле, ленте, панели – законченном устройстве, уже содержащем схему управления или хотя бы просто резистор – то да, они выпускаются на стандартные напряжения. В подавляющем большинстве это 12В постоянного тока или 220 переменного. В промышленной аппаратуре встречаются и другие значения питающего напряжения, но в данной статье мы не будем касаться таких устройств, а рассмотрим, как правильно запитать дискретные светодиоды простейшими средствами – без готовых (и недешёвых) промышленных драйверов.

Прежде всего, следует помнить, что практически для всех электрических процессов в основном важно не напряжение, а ток. Физика описывает механическое действие тока, химическое действие тока, тепловое действие тока. Не напряжения, а именно тока. А какое напряжение необходимо приложить, зависит от требуемого тока и сопротивления нагрузки: U=IR (производное закона Ома).

И вот это самое R (сопротивление) зачастую непостоянно, и зависимость тока от напряжения нелинейная. Даже в обычной лампочке накаливания сопротивление нити возрастает (как и у всех металлов) с повышением температуры. Но такая нелинейность нам на руку: как бы сам собой стабилизируется ток – его увеличение ведёт к разогреву волоска, это повышает сопротивление и, следовательно, противодействует дальнейшему увеличению тока. Именно поэтому лампы накаливания можно питать фиксированным напряжением: необходимый ток установится автоматически.

Со светодиодами – сложнее. Их вольтамперная характеристика (ВАХ), как и у всех полупроводниковых диодов, при достижении некоторого напряжения становится очень крутой, почти вертикальной, и малейшее его отклонение может вызвать значительное изменение тока. И даже при очень точном и стабильном напряжении к тем же результатам может привести тепловое смещение характеристики. Наконец, светодиоды имеют разброс параметров, и при одном и том же напряжении ток может сильно отличаться даже у приборов из одной партии.

Рабочий участок характеристики лежит в очень узком диапазоне напряжений и зависит от длины волны излучаемого света и материала светодиода: 1,5. 2,1 В для арсенида галлия (красных, оранжевых, желтых), но более 2,4 В для красных же из AlInGaP. Таблица по всем цветам и материалам обширна, а для расчетов, в общем, не нужна. С достаточной точностью можно считать напряжение светодиодов

  • красных – 2 В,
  • желтых – 2,5 В,
  • зелёных – 3 В,
  • синих и белых – 3,5 В.

В принципе так можно было бы и отвечать на вопрос из первого предложения статьи, но с оговоркой, что любое отклонение напряжения приведет либо к перегоранию светодиода, либо к тому, что он будет излучать лишь несколько процентов своего номинального светового потока.

Таким образом, светодиоды следует питать только фиксированным током (не напряжением!), а уж просто его ограничить или стабилизировать с высокой точностью – зависит от того, какое качество освещения, эффективность и долговечность излучателя необходимы.

При использовании светодиодов для индикации или подсветки небольшой мощности, вполне допустимо погасить ток до уровня 60-70% максимально допустимого просто последовательно включенным резистором с сопротивлением:

R=(U-U VD )/I, где U – напряжение питания, U VD – рабочее напряжение светодиода (или суммарное нескольких, включенных последовательно), I – необходимый ток.

Мощность, выделяющаяся на резисторе P=I 2 R при питании маломощных светодиодов от низковольтных источников, обычно не превышает 100 мВт и позволяет использовать маленькие детали.

Простейший драйвер светодиода

Максимально допустимый ток практически всех маломощных диодов (полностью пластиковых, не имеющих площадки для радиатора) составляет 20 мА, а мощность – не более 50 мВт. Исключение – квадратные «Пираньи», которые могут содержать несколько кристаллов, включенных параллельно, или кристаллы большой площади, и рассеивать, соответственно, до 200 мВт. Это немного, но в случае близкого расположения нескольких светодиодов может вызвать ощутимый нагрев, что необходимо учитывать в конструкции – обеспечивать конвекцию воздуха, не заливать теплоизолирующими полимерами и т.д.

Из формулы видно, что тот же самый ток можно получить при различном сопротивлении – в зависимости от напряжения и количества светодиодов. Например, около 14 мА будет протекать через диод с рабочим напряжением 3 В при его питании от 12-вольтового источника через резистор 643 Ом. И такой же ток, но через 3 аналогичных диода, обеспечит резистор в 214 Ом. В первом случае существенно меньше будет изменение тока при отклонениях напряжения питания и температурном дрейфе ВАХ, зато во втором – в 9 раз меньше потери энергии на резисторе (относительно потребляемой излучателями). Палка о двух концах: экономичность против стабильности и долговечности. Практически для нормальной работы светодиодов достаточно, чтобы на резисторе падала где-то треть-четверть напряжения питания.

Если количество светодиодов не укладывается в это условие (их суммарное напряжение превосходит или незначительно меньше напряжения источника), применяют групповое включение нескольких параллельно соединённых последовательных цепочек с резистором в каждой. Просто параллельное соединение светодиодов используется только в дешёвых китайских фонарях и не может гарантировать равномерного распределения тока между излучателями даже одной партии, не говоря уже о раздельно приобретенных компонентах.

Например, необходимо запитать 10 белых маломощных светодиодов от источника в 9 В (достаточно стабильного, не «гуляющего», как бортовая сеть автомобиля на 30-40%). В таком случае можно выбрать ток достаточно близкий к максимально допустимому. Скажем, 17 мА.

Последовательное соединение 3х3,5 В уже неприемлемо: недостаточно напряжения питания. Значит, останавливаемся на схеме из пяти цепочек по 2 диода – как раз треть питания на резисторах, сопротивлением R = (9 В-2*3,5 В)/17 мА=117 Ом. Конечно, не обязательно искать соответствующие прецизионные, вполне подойдёт ближайшее значение из стандартного ряда – 120 Ом.

Ток, потребляемый от источника, составит 5*17=85 мА, а мощность P=U*I=9 В*85 мА=765 мВт. То есть подойдёт блок питания мощностью всего 1 Вт (щелочная батарейка «Крона» прослужит около сотни часов).

Светодиодная лента

Именно так (параллельные группы только не из двух, а из трёх последовательно соединённых диодов и резистора) устроены 12-вольтовые светодиодные ленты. Поэтому резать их можно только по специально отмеченным границам – на целое количество групп.

Стабилизировать ток в маломощной цепочке проще всего полевым транзистором VT с начальным током стока, слегка превышающим рабочий ток светодиодов (КП302, КП307 и т.п.), подобрав его точное значение изменением сопротивления R в пределах нескольких десятков Ом.

Более серьёзные схемы для стабилизации тока, а также для питания светодиодов от сети 220 В рассмотрены в статье про самодельные LED-лампы. В случае же еще больших мощностей или совсем низковольтного питания (менее 3В), или для максимальной эффективности использования самых дорогих излучателей рекомендуется уже применять промышленные драйверы: себестоимость самодельного устройства такой сложности будет выше, чем у серийно выпускаемого.

Очень важный параметр светодиодных ламп, о котором мало кто знает

На упаковках светодиодных ламп можно найти множество параметров: мощность, световой поток, эквивалент мощности, индекс цветопередачи. Но один очень важный параметр производители указывают крайне редко. Это тип драйвера.

По ГОСТ 29322-92 в сети должно быть напряжение 230 вольт, однако тот же ГОСТ допускает отклонение сетевого напряжения ±10%, то есть допустимо напряжение от 207 до 253 вольт. Впрочем, во многих районах (особенно, сельских) напряжение иногда падает до 180 вольт и ниже.

При пониженном напряжении обычные «лампочки Ильича» светят гораздо тусклее. На нижнем пороге допустимого напряжения 207 вольт, 60-ваттная лампа накаливания, рассчитанная на 230 В, светит, как 40-ваттная на номинальном напряжении (habr.com/ru/company/lamptest/blog/386513/).

Работа светодиодных ламп на пониженном напряжении зависит от типа используемой электронной схемы (драйвера).

Если в лампе используется простейший RC-драйвер или линейный драйвер на микросхеме, лампа ведёт себя почти так же, как лампа накаливания (светит тусклее при понижении напряжения, а при скачках напряжения в сети её свет «дёргается»).

Если же используется IC-драйвер, яркость лампы не меняется при изменении напряжения питания в очень широких пределах. Фактически, у таких ламп есть встроенный стабилизатор.

Если посмотреть на все светодиодные лампы, которые я протестировал в проекте Lamptest.ru, определяя тип драйвера, окажется, что у 3/4 всех ламп IC-драйвер и только у четверти линейный или RC-драйвер. Если же посмотреть только на филаментные лампы, картина резко меняется: из 321 протестированных ламп только у 131 (40%) IC-драйверы.

У большинства ламп с линейным драйвером яркость падает на 5% от номинальной при снижении напряжения до 210-220 В и на 10% при напряжении 200-210В.

Некоторые лампы с IC-драйвером не снижают яркость при падении напряжения даже до 50 вольт, но большинство стабильно работает при напряжении от 150 вольт.

Вот так ведут себя две филаментные лампы (левая с IC-драйвером, правая — с линейным) при изменении напряжения от 230 до 160 вольт.

Я измеряю минимальное напряжение, при котором световой поток лампы падает не более, чем на 5% от номинального. В таблице результатов Lamptest это напряжение указано в столбце «Вмин». Если при снижении напряжения световой поток начинает падать сразу, я указываю линейный (LIN) тип драйвера (столбец «drv»), если световой поток при снижении напряжения стабилен, а потом начинает снижаться, — тип драйвера IC1, если при снижении напряжения лампа выключается, — IC2, если начинает вспыхивать — IC3.

К сожалению, тип драйвера по упаковке лампы и параметрам, приводимым производителями на сайтах, узнать почти невозможно. Отдельные производители пишут на упаковке «IC драйвер». Чаще пишут широкий диапазон напряжения, например «170-260В», но не всегда это соответствует действительности. На Lamptest много ламп, у которых указаны широкие диапазоны напряжений, а фактически в них установлен линейный драйвер и на нижней границе указанного диапазона они горят «вполнакала». Указание узкого диапазона «220-240 В» или просто «230 В» тоже ни о чём не говорит: множество таких ламп построены на IC-драйвере и фактически работают при значительно более низких напряжениях без снижения яркости.

Всё, что я могу посоветовать для определения типа драйвера — смотреть результаты на Lamptest по лампе или её аналогам (тот же производитель, тот же тип, тот же цоколь), если конкретная модель лампы ещё не протестирована.

Конечно, лампы с IC-драйвером лучше. Они не меняют яркость при уменьшении напряжения в сети и их свет не «дёргается» при перепадах напряжения. Кроме того, такой драйвер заведомо лучше защищён от любых перепадов напряжения и в целом более надёжен.

Рекомендую учитывать при выборе светодиодных ламп тип драйвера и по возможности покупать лампы с IC-драйвером.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector