Napajalna napetost LED. Kako ugotoviti napetost

2024 Avtor: Trinity Chesterton | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 08:23

Izračun napajalne napetosti LED je nujen korak za vsak projekt električne razsvetljave in na srečo je enostaven za izvedbo. Takšne meritve so potrebne za izračun moči LED diod, saj morate poznati njen tok in napetost. Moč LED se izračuna tako, da se tok pomnoži z napetostjo. V tem primeru morate biti pri delu z električnimi tokokrogi izjemno previdni, tudi pri merjenju majhnih količin. V članku bomo podrobno obravnavali vprašanje, kako ugotoviti napetost, da bi zagotovili pravilno delovanje LED elementov.

delovanje LED

LED so v različnih barvah, dve in tri barve, ki utripajo in spreminjajo barvo. Da bi uporabnik lahko programiral zaporedje delovanja svetilke, se uporabljajo različne rešitve, ki so neposredno odvisne od napajalne napetosti LED. Za osvetlitev LED je potrebna minimalna napetost (prag), medtem ko bo svetlost sorazmerna s tokom. Napetost vklopljenaLED se rahlo poveča s tokom, ker obstaja notranji upor. Ko je tok previsok, se dioda segreje in pregori. Zato je tok omejen na varno vrednost.

Upor je postavljen zaporedno, ker diodna mreža potrebuje veliko višjo napetost. Če je U obrnjen, tok ne teče, toda pri visokem U (npr. 20 V) pride do notranje iskre (zlom), ki uniči diodo.

Kot pri vseh diodah, tok teče skozi anodo in izstopa skozi katodo. Pri okroglih diodah ima katoda krajšo žico, telo pa stransko stransko ploščo katode.

Odvisnost napetosti od vrste žarnice

S širjenjem svetilnih diod visoke svetlosti, ki so zasnovane za zagotavljanje nadomestnih žarnic za komercialno in notranjo razsvetljavo, obstaja enako, če ne več, širjenje energetskih rešitev. Z več sto modeli več deset proizvajalcev postane težko razumeti vse permutacije vhodnih/izhodnih napetosti LED in vrednosti izhodnega toka/moči, da ne omenjam mehanskih dimenzij in številnih drugih funkcij za zatemnitev, daljinsko upravljanje in zaščito vezja.

Na trgu je veliko različnih LED diod. Njihovo razliko določajo številni dejavniki pri proizvodnji LED. Polprevodniška sestava je pomemben dejavnik, vendar imata tehnologija izdelave in inkapsulacija prav tako pomembno vlogo pri določanju učinkovitosti LED. Prve LED diode so bile okroglekot modela C (premer 5 mm) in F (premer 3 mm). Nato so se začele izvajati pravokotne diode in bloki, ki združujejo več LED (omrežij).

Popolkrogla oblika je nekoliko podobna povečevalnemu steklu, ki določa obliko svetlobnega žarka. Barva oddajnega elementa izboljša difuzijo in kontrast. Najpogostejše oznake in oblika LED:

• A: rdeči premer 3 mm v držalu za CI.
• B: rdeči premer 5 mm, uporabljen na sprednji plošči.
• C: vijolična 5 mm.
• D: dvobarvna rumena in zelena.
• E: pravokoten.
• F: rumena 3 mm.
• G: bela visoka svetlost 5 mm.
• V: rdeča 3 mm.
• K- anoda: katoda, označena z ravno površino v prirobnici.
• F: 4/100 mm anodna povezovalna žica.
• C: odsevna skodelica.
• L: ukrivljena oblika, ki deluje kot povečevalno steklo.

specifikacija naprave

Povzetek različnih parametrov LED in napajalne napetosti je v prodajalčevih specifikacijah. Pri izbiri LED za posebne aplikacije je pomembno razumeti njihovo razliko. Obstaja veliko različnih specifikacij LED, od katerih bo vsaka vplivala na izbiro določene vrste. Specifikacije LED temeljijo na barvi, U in toku. LED diode ponavadi zagotavljajo eno barvo.

Barva, ki jo oddaja LED, je definirana glede na njeno največjo valovno dolžino (lpk), ki je valovna dolžina, ki ima največjo svetlobno moč. Običajno variacije postopka dajejo največje spremembe valovne dolžine do ±10 nm. Pri izbiri barv v specifikaciji LED si je vredno zapomniti, da je človeško oko najbolj občutljivo na odtenke ali barvne variacije okoli rumeno/oranžne regije spektra - od 560 do 600 nm. To lahko vpliva na izbiro barve ali položaja LED, kar je neposredno povezano z električnimi parametri.

LED tok in napetost

Med delovanjem imajo LED diode določen padec U, ki je odvisen od uporabljenega materiala. Napajalna napetost LED diod v svetilki je odvisna tudi od trenutne ravni. Svetleče diode so tokovno nadzorovane naprave in raven svetlobe je funkcija toka, njeno povečanje pa poveča izhodno svetlobo. Zagotoviti je treba, da naprava deluje tako, da največji tok ne presega dovoljene meje, kar lahko privede do prekomernega odvajanja toplote znotraj samega čipa, zmanjša svetlobni tok in skrajša življenjsko dobo. Večina LED diod zahteva zunanji upor za omejevanje toka.

Nekatere LED diode lahko vključujejo serijski upor, torej kakšna napetost za napajanje LED diod je potrebna. LED diode ne dovoljujejo velike inverzne U. Nikoli ne sme preseči svoje navedene maksimalne vrednosti, ki je običajno precej majhna. Če obstaja možnost obratnega U na LED, potem je bolje vgraditi zaščito v vezje, da preprečite poškodbe. To so običajno lahko preprosta diodna vezja, ki bodo zagotovila ustrezno zaščito za katero koli LED. Ni vam treba biti profesionalec, da ga dobite.

Napajanje za LED diode

Osvetlitvene LED diode se napajajo s tokom, njihov svetlobni tok pa je sorazmeren s tokom, ki teče skozi njih. Tok je povezan z napajalno napetostjo LED diod v žarnici. Več zaporedno povezanih diod ima enak tok, ki teče skozi njih. Če sta povezani vzporedno, vsaka LED prejme enako U, vendar skoznje teče drugačen tok zaradi disperzijskega učinka na tokovno-napetostno karakteristiko. Posledično vsaka dioda oddaja drugačno svetlobo.

Zato morate pri izbiri elementov vedeti, kakšno napetost imajo LED diode. Vsak potrebuje za delovanje približno 3 volte na svojih sponkah. Na primer, serija 5 diod zahteva približno 15 voltov na terminalih. Za dobavo reguliranega toka z zadostno količino U LEC uporablja elektronski modul, imenovan gonilnik.

Obstajata dve rešitvi:

1. Zunanji gonilnik, nameščen zunaj svetilke, z varnostnim izredno nizkonapetostnim napajanjem.
2. Notranji, vgrajen v svetilko, tj. podenota z elektronskim modulom, ki uravnava tok.

Ta gonilnik lahko napaja 230V (razred I ali razred II) ali Safety Extra Low U (razred III), kot je 24V.

Prednosti izbire napetosti LED

Ustrezen izračun napajalne napetosti LED diod v žarnici ima 5 ključnih prednosti:

1. Varno ultra-nizko U, morda ne glede naštevilo LED diod. LED diode morajo biti nameščene zaporedno, da se zagotovi enak nivo toka v vsaki od njih iz istega vira. Posledično, več kot je LED, višja je napetost na sponkah LED. Če gre za zunanjo gonilno napravo, bi morala biti preobčutljiva varnostna napetost veliko višja.
2. Integracija gonilnika v luči omogoča popolno namestitev sistema z varnostno izjemno nizko napetostjo (SELV), ne glede na število svetlobnih virov.
3. Zanesljivejša namestitev v standardu ožičenja za vzporedno priključene LED žarnice. Gonilniki zagotavljajo dodatno zaščito, predvsem pred dvigom temperature, kar zagotavlja daljšo življenjsko dobo ob upoštevanju napajalne napetosti LED za različne tipe in tokove. Varnejši zagon.
4. Integracija LED napajanja v gonilnik preprečuje napačno ravnanje na terenu in izboljša njihovo sposobnost, da prenesejo vroče priklope. Če uporabnik LED lučko poveže samo z zunanjim gonilnikom, ki je že vklopljen, lahko povzroči prenapetost LED diod, ko so priključene, in jih tako uniči.
5. Enostavno vzdrževanje. Morebitne tehnične težave so lažje vidne pri LED žarnicah z virom napetosti.

Odvajanje moči in toplote

Ko je padec U na uporu pomemben, morate izbrati pravi upor, ki lahko razprši zahtevano moč. Poraba20 mA se morda zdi nizka, vendar izračunana moč kaže drugače. Torej, na primer, za padec napetosti 30 V mora upor razpršiti 1400 ohmov. Izračun disipacije moči P=(Ures x Ures) / R, kje:

• P - vrednost moči, ki jo razprši upor, ki omejuje tok v LED, W;
• U - napetost na uporu (v voltih);
• R - vrednost upora, Ohm.

P=(28 x 28) / 1400=0,56 W.

A 1W LED napajalnik ne bi dolgo vzdržal pregrevanja, 2W pa bi tudi prehitro odpovedal. V tem primeru morata biti dva 2700Ω/0,5W upora (ali dva 690Ω/0,5W upora v seriji) povezana vzporedno, da se enakomerno porazdeli odvajanje toplote.

Nadzor toplote

Iskanje optimalne moči za vaš sistem vam bo pomagalo izvedeti več o nadzoru toplote, ki je potreben za zanesljivo delovanje LED, saj LED diode proizvajajo toploto, ki je lahko zelo škodljiva za napravo. Preveč toplote bo povzročilo, da LED diode proizvajajo manj svetlobe in tudi skrajšajo življenjsko dobo. Za 1 W LED je priporočljivo poiskati 3 kvadratne palčne hladilnik za vsak vat LED.

Trenutno industrija LED raste dokaj hitro in pomembno je poznati razliko v LED diodah. To je splošno vprašanje, saj se izdelki lahko gibljejo od zelo poceni do dragih. Pri nakupu poceni LED diod morate biti previdni, saj lahko delujejo.odlično, vendar praviloma ne delujejo dolgo časa in hitro gorijo zaradi slabih parametrov. Pri izdelavi LED diod proizvajalec v potnih listih navede značilnosti s povprečnimi vrednostmi. Iz tega razloga kupci ne poznajo vedno natančnih značilnosti LED diod v smislu izhoda lumena, barve in napetosti naprej.

Določanje napetosti naprej

Preden ugotovite napajalno napetost LED, nastavite ustrezne nastavitve multimetra: tok in U. Pred testiranjem nastavite upor na najvišjo vrednost, da preprečite izgorevanje LED. To je mogoče storiti preprosto: vpnite kable multimetra, prilagodite upor, dokler tok ne doseže 20 mA, in popravite napetost in tok. Za merjenje prednje napetosti LED diod boste potrebovali:

1. LED za testiranje.
2. Vir U LED s parametri, višjimi od LED s konstantno napetostjo.
3. Multimeter.
4. Aligatorske sponke za držanje LED na testnih vodnikih za določitev napajalne napetosti LED diod v napeljavi.
5. Žice.
6. 500 ali 1000 ohmski spremenljivi upor.

Primarni tok modre LED je bil 3,356 V pri 19,5 mA. Če se uporabi napetost 3,6 V, se vrednost uporabljenega upora izračuna po formuli R=(3,6 V-3,356 V) / 0,0195 A)=12,5 ohmov. Za merjenje močnih LED diod sledite istemu postopku in nastavite tok tako, da hitro držite vrednost na multimetru.

Merjenje napajalne napetosti smd LED visoke> Moč enosmernega toka 350 mA je lahko nekoliko težavna, ker ko se hitro segrejejo, U drastično pade. To pomeni, da bo tok za določeno U večji. Če uporabnik nima časa, bo moral LED diodo pred ponovnim merjenjem ohladiti na sobno temperaturo. Uporabite lahko 500 ohmov ali 1k ohmov. Za doseganje grobega in finega uravnavanja ali za zaporedno povezavo spremenljivega upora višjega in nižjega obsega.

Alternativna definicija napetosti

Prvi korak za izračun porabe energije LED je določitev napetosti LED. Če pri roki ni multimetra, lahko preučite podatke proizvajalca in poiščete potni list U LED bloka. Lahko pa ocenite U na podlagi barve LED diod, na primer napajalna napetost bele LED je 3,5 V.

Po meritvi napetosti LED se določi tok. Izmerimo ga lahko neposredno z multimetrom. Podatki proizvajalca dajejo grobo oceno toka. Po tem lahko zelo hitro in enostavno izračunate porabo energije LED. Če želite izračunati porabo energije LED, preprosto pomnožite U LED (v voltih) s tokom LED (v amperih).

Rezultat, merjen v vatih, je moč, ki jo porabijo LED diode. Na primer, če ima LED dioda U 3,6 in tok 20 miliamperov, bo porabila 72 milivatov energije. Glede na velikost in obseg projekta se lahko odčitki napetosti in toka merijo v manjših ali večjih enotah kot osnovni tok ali vati. Morda bodo potrebne pretvorbe enot. Ko izvajate te izračune, ne pozabite, da je 1000 milivatov enak enemu vata, 1000 miliamperov pa en amper.

LED test z multimetrom

Če želite preizkusiti LED in ugotoviti, ali deluje in katero barvo izbrati - se uporablja multimeter. Imeti mora funkcijo za testiranje diode, kar je označeno s simbolom diode. Nato za testiranje pritrdite merilne vrvice multimetra na noge LED:

1. Priključite črni kabel na katodo (-) in rdeči kabel na anodo (+), če se uporabnik zmoti, LED ne zasveti.
2. Napajajo majhen tok senzorjem in če vidite, da LED rahlo sveti, potem deluje.
3. Ko preverjate multimeter, morate upoštevati barvo LED. Na primer, test rumene (jantarne) LED - mejna napetost LED je 1636 mV ali 1,636 V. Če je testirana bela LED ali modra LED, je mejna napetost višja od 2,5 V ali 3 V.

Za testiranje diode mora biti indikator na zaslonu med 400 in 800 mV v eni smeri in ne sme biti prikazan v nasprotni smeri. Običajne LED diode imajo prag U, kot je opisano v spodnji tabeli, vendar imajo lahko za isto barvo pomembne razlike. Največji tok je 50 mA, vendar je priporočljivo, da ne presega 20 mA. Pri 1-2 mA diode že dobro svetijo. LED za prag U

vrsta LED	V do 2 mA	V do 20 mA
Infrardeči	1, 05	1,2
Napajalna napetost rdeče LED diode	1, 8	2, 0
rumena	1, 9	2, 1
zelena	1, 8	2, 4
Belo	2, 7	3, 2
modra	2, 8	3, 5

Ko je baterija popolnoma napolnjena, je tok le 0,7mA pri 3,8V. V zadnjih letih so svetleče diode močno napredovale. Obstaja na stotine modelov s premerom 3 mm in 5 mm. Na voljo so močnejše diode s premerom 10 mm ali v posebnih primerih, pa tudi diode za montažo na tiskano vezje do dolžine 1 mm.

Zagon LED diod iz AC napajanja

LED se na splošno šteje za naprave DC, ki delujejo na nekaj voltov DC. V aplikacijah z nizko porabo energije z malo LED diodami je to povsem sprejemljiv pristop, kot so mobilni telefoni, ki jih napaja enosmerna baterija, vendar druge aplikacije, kot je sistem za razsvetljavo linearnih trakov, ki se razteza 100 m okoli zgradbe, ne morejo delovati s to ureditvijo.

Pogon DC trpi zaradi izgube razdalje, ki zahteva višji pogon U od začetka indodatni regulatorji, ki izgubijo moč. AC olajša uporabo transformatorjev za znižanje U na 240 V AC ali 120 V AC iz kilovoltov, ki se uporabljajo v daljnovodih, kar je veliko bolj problematično za DC. Zagon katere koli vrste LED z omrežno napetostjo (npr. 120 V AC) zahteva elektroniko med napajalnikom in samimi napravami, ki zagotavlja konstantno U (npr. 12 V DC). Sposobnost pogona več LED diod je pomembna.

Lynk Labs je razvil tehnologijo, ki vam omogoča napajanje LED iz izmenične napetosti. Nov pristop je razviti AC LED diode, ki jih je mogoče upravljati neposredno iz vira AC napajanja. Številne samostojne LED napeljave imajo preprosto transformator med stensko vtičnico in napeljavo, ki zagotavlja zahtevano konstantno U.

Številna podjetja so razvila LED žarnice, ki se privijačijo neposredno v standardne vtičnice, vendar vedno vsebujejo tudi miniaturna vezja, ki pretvarjajo AC v DC, preden se napajajo v LED.

Standardna rdeča ali oranžna LED ima prag U od 1,6 do 2,1 V, za rumene ali zelene LED je napetost od 2,0 do 2,4 V, za modro, roza ali belo pa je ta napetost približno 3,0 do 3,6 V. Spodnja tabela navaja nekaj tipičnih napetosti. Vrednosti v oklepajih ustrezajo najbližji normaliziranivrednosti v seriji E24.

Specifikacije napajalne napetosti za LED so prikazane v spodnji tabeli.

Simboli:

• STD - standardna LED;
• HL - LED visoke svetlosti;
• FC - nizka poraba.

Ti podatki so dovolj, da uporabnik samostojno določi potrebne parametre naprave za projekt razsvetljave.