LED barošanas sprieguma aprēķināšana ir nepieciešams solis jebkuram elektriskā apgaismojuma projektam, un par laimi to ir viegli izdarīt. Šādi mērījumi ir nepieciešami, lai aprēķinātu gaismas diožu jaudu, jo jums jāzina tā strāva un spriegums. Gaismas diodes jaudu aprēķina, reizinot strāvu ar spriegumu. Šajā gadījumā jums jābūt īpaši uzmanīgam, strādājot ar elektriskām ķēdēm, pat mērot nelielus daudzumus. Rakstā detalizēti aplūkosim jautājumu, kā noskaidrot spriegumu, lai nodrošinātu pareizu LED elementu darbību.
LED darbība
Gaismas diodes pastāv dažādās krāsās, ir divas un trīs krāsas, mirgojoša un mainīga krāsa. Lai lietotājs varētu programmēt lampas darbības secību, tiek izmantoti dažādi risinājumi, kas tieši atkarīgi no LED barošanas sprieguma. Lai apgaismotu LED, ir nepieciešams minimālais spriegums (slieksnis), savukārt spilgtums būs proporcionāls strāvai. Spriegums ieslēgtsLED nedaudz palielinās līdz ar strāvu, jo pastāv iekšējā pretestība. Ja strāva ir pārāk liela, diode uzsilst un izdeg. Tāpēc strāva ir ierobežota līdz drošai vērtībai.
Rezistors ir ievietots virknē, jo diodes režģim nepieciešams daudz lielāks spriegums. Ja U ir apgriezts, strāva neplūst, bet lielam U (piemēram, 20 V) rodas iekšēja dzirkstele (bojājums), kas iznīcina diodi.
Tāpat kā ar visām diodēm, strāva plūst caur anodu un iziet caur katodu. Apaļām diodēm katodam ir īsāks vads, un korpusam ir katoda sānu plāksne.
Sprieguma atkarība no lampas veida
Izplatoties augsta spilgtuma gaismas diodēm, kas izstrādātas, lai nodrošinātu nomaiņas lampas komerciālam un iekštelpu apgaismojumam, enerģijas risinājumu izplatība ir tikpat liela, ja ne vairāk. Izmantojot simtiem modeļu no desmitiem ražotāju, kļūst grūti saprast visas LED ieejas/izejas spriegumu un izejas strāvas/jaudas vērtību permutācijas, nemaz nerunājot par mehāniskajiem izmēriem un daudzām citām aptumšošanas, tālvadības pults un ķēdes aizsardzības funkcijām.
Tirgū ir daudz dažādu gaismas diožu. To atšķirību nosaka daudzi faktori gaismas diožu ražošanā. Pusvadītāju aplauzums ir faktors, taču ražošanas tehnoloģijai un iekapsulēšanai arī ir liela nozīme LED veiktspējas noteikšanā. Pirmās gaismas diodes bija apaļaskā modeļi C (diametrs 5 mm) un F (diametrs 3 mm). Pēc tam tika ieviestas taisnstūrveida diodes un bloki, kas apvieno vairākas gaismas diodes (tīklus).
Puslodes forma nedaudz atgādina palielināmo stiklu, kas nosaka gaismas stara formu. Izstarojošā elementa krāsa uzlabo difūziju un kontrastu. Visizplatītākie LED apzīmējumi un forma:
- A: sarkans diametrs 3 mm CI turētājā.
- B: priekšējā panelī izmantots 5 mm sarkans diametrs.
- C: violets 5 mm.
- D: divkrāsains dzeltens un zaļš.
- E: taisnstūrveida.
- F: dzeltens 3 mm.
- G: b alts, augsts spilgtums 5 mm.
- H: sarkans 3 mm.
- K- anods: katods, ko norāda uz plakanas virsmas atlokā.
- F: 4/100 mm anoda savienojuma vads.
- C: atstarojoša kauss.
- L: izliekta forma, kas darbojas kā palielināmais stikls.
Ierīces specifikācija
Dažādu LED parametru un barošanas sprieguma kopsavilkums ir norādīts pārdevēja specifikācijās. Izvēloties gaismas diodes konkrētiem lietojumiem, ir svarīgi saprast to atšķirību. Ir daudz dažādu LED specifikāciju, no kurām katra ietekmēs konkrēta veida izvēli. LED specifikācijas ir balstītas uz krāsu, U un strāvu. Gaismas diodes parasti nodrošina vienu krāsu.
Gaismas diodes izstarotā krāsa ir definēta kā tās maksimālais viļņa garums (lpk), kas ir viļņa garums, kuram ir maksimālā gaismas atdeve. Parasti procesa variācijas nodrošina maksimālās viļņa garuma izmaiņas līdz ±10 nm. Izvēloties krāsas LED specifikācijā, der atcerēties, ka cilvēka acs ir visjutīgākā pret nokrāsām vai krāsu variācijām ap dzelteno/oranžo spektra apgabalu – no 560 līdz 600 nm. Tas var ietekmēt gaismas diožu krāsas vai novietojuma izvēli, kas ir tieši saistīta ar elektriskajiem parametriem.
LED strāva un spriegums
Darbības laikā gaismas diodēm ir noteikts kritums U, kas ir atkarīgs no izmantotā materiāla. Lampas gaismas diožu barošanas spriegums ir atkarīgs arī no strāvas līmeņa. Gaismas diodes ir strāvas kontrolētas ierīces, un gaismas līmenis ir atkarīgs no strāvas, palielinot to, palielinās gaismas jauda. Jānodrošina, lai ierīces darbība būtu tāda, lai maksimālā strāva nepārsniegtu pieļaujamo robežu, kas var izraisīt pārmērīgu siltuma izkliedi pašā mikroshēmā, samazinot gaismas plūsmu un saīsinot kalpošanas laiku. Lielākajai daļai gaismas diožu ir nepieciešams ārējs strāvas ierobežošanas rezistors.
Dažās gaismas diodēs var būt sērijveida rezistors, tāpēc ir nepieciešams kāds spriegums, lai piegādātu gaismas diodes. Gaismas diodes nepieļauj lielu apgriezto U. Tam nekad nevajadzētu pārsniegt norādīto maksimālo vērtību, kas parasti ir diezgan maza. Ja ir iespējama apgrieztā U uz gaismas diode, tad labāk ir iebūvēt ķēdē aizsardzību, lai novērstu bojājumus. Parasti tās var būt vienkāršas diožu shēmas, kas nodrošinās atbilstošu aizsardzību jebkurai LED. Lai to iegūtu, jums nav jābūt profesionālim.
Strāvas padeve gaismas diodēm
Apgaismojuma gaismas diodes tiek darbinātas ar strāvu, un to gaismas plūsma ir proporcionāla caur tām plūstošajai strāvai. Strāva ir saistīta ar lampas gaismas diožu barošanas spriegumu. Vairākām virknē savienotām diodēm caur tām plūst vienāda strāva. Ja tie ir savienoti paralēli, katra gaismas diode saņem vienu un to pašu U, bet caur tiem plūst atšķirīga strāva, jo ir dispersijas ietekme uz strāvas-sprieguma raksturlielumu. Rezultātā katra diode izstaro atšķirīgu gaismas jaudu.
Tāpēc, izvēloties elementus, jāzina, kāds spriegums ir gaismas diodēm. Katram darbam ir nepieciešami aptuveni 3 volti spailēm. Piemēram, 5 diožu sērijai ir nepieciešami aptuveni 15 volti uz spailēm. Lai nodrošinātu regulētu strāvu ar pietiekamu U, LEC izmanto elektronisko moduli, ko sauc par draiveri.
Ir divi risinājumi:
- Ārējais draiveris uzstādīts ārpus gaismekļa, ar drošu īpaši zema sprieguma barošanas avotu.
- Iekšējais, iebūvēts lukturī, t.i., apakšvienība ar elektronisko moduli, kas regulē strāvu.
Šo draiveri var darbināt ar 230 V (I vai II klase) vai drošības īpaši zemu U (III klase), piemēram, 24 V..
LED sprieguma izvēles priekšrocības
Pareizam gaismas diožu barošanas sprieguma aprēķināšanai lampā ir 5 galvenās priekšrocības:
- Drošs īpaši zems U, iespējams, neatkarīgi noLED skaits. Gaismas diodes ir jāuzstāda virknē, lai garantētu vienādu strāvas līmeni katrā no tiem no viena un tā paša avota. Tā rezultātā, jo vairāk gaismas diožu, jo augstāks ir spriegums gaismas diožu spailēs. Ja tā ir ārēja draivera ierīce, tad pārāk jutīgajam drošības spriegumam jābūt daudz lielākam.
- Vadītāja integrācija laternās ļauj pilnībā uzstādīt sistēmu ar īpaši zemu drošības spriegumu (SELV) neatkarīgi no gaismas avotu skaita.
- Uzticamāka uzstādīšana elektroinstalācijas standartā paralēli pievienotām LED lampām. Draiveri nodrošina papildu aizsardzību, īpaši pret temperatūras paaugstināšanos, kas garantē ilgāku kalpošanas laiku, vienlaikus ievērojot dažādu tipu un strāvu gaismas diožu barošanas spriegumu. Drošāka nodošana ekspluatācijā.
- Integrējot LED barošanu draiverī, tiek novērsta nepareiza darbība uz lauka un uzlabojas to spēja izturēt karstu pieslēgšanu. Ja lietotājs LED gaismu pievieno tikai ārējam draiverim, kas jau ir ieslēgts, tas var izraisīt gaismas diožu pārspriegumu, kad tās ir pievienotas, un tādējādi tās iznīcināt.
- Vienkārša apkope. Visas tehniskas problēmas ir vieglāk pamanāmas LED lampās ar sprieguma avotu.
Jauda un siltuma izkliede
Kad U kritums pāri pretestībai ir svarīgs, jums ir jāizvēlas pareizais rezistors, kas spēj izkliedēt nepieciešamo jaudu. Patēriņš20 mA var šķist zems, taču aprēķinātā jauda liecina par pretējo. Tātad, piemēram, ja sprieguma kritums ir 30 V, rezistoram ir jāizkliedē 1400 omi. Jaudas izkliedes aprēķins P=(Ures x Ures) / R, kur:
- P - rezistora izkliedētās jaudas vērtība, kas ierobežo strāvu LED, W;
- U - spriegums pāri rezistoram (voltos);
- R - rezistora vērtība, Ohm.
P=(28 x 28) / 1400=0,56 W.
A 1W LED barošanas bloks ilgstoši neizturētu pārkaršanu, un arī 2W pārāk ātri sabojātos. Šajā gadījumā divi 2700Ω/0.5W rezistori (vai divi 690Ω/0.5W rezistori virknē) ir jāpievieno paralēli, lai vienmērīgi sadalītu siltuma izkliedi.
Siltuma kontrole
Sistēmai optimālās jaudas atrašana palīdzēs uzzināt vairāk par siltuma kontroli, kas nepieciešama uzticamai LED darbībai, jo gaismas diodes rada siltumu, kas var ļoti sabojāt ierīci. Pārāk daudz siltuma dēļ gaismas diodes radīs mazāk gaismas, kā arī saīsinās kalpošanas laiku. 1 vata gaismas diodei ieteicams meklēt 3 kvadrātcollu dzesētāju katram LED vatam.
Šobrīd LED industrija aug diezgan strauji, un ir svarīgi zināt LED atšķirības. Šis ir vispārīgs jautājums, jo produkti var būt no ļoti lētiem līdz dārgiem. Pērkot lētas gaismas diodes, jābūt uzmanīgiem, jo tās var darboties.lieliski, bet, kā likums, nedarbojas ilgu laiku un ātri sadedzina sliktu parametru dēļ. Gaismas diožu ražošanā ražotājs pasēs norāda raksturlielumus ar vidējām vērtībām. Šī iemesla dēļ pircēji ne vienmēr zina precīzus gaismas diožu raksturlielumus lūmena jaudas, krāsas un tiešā sprieguma ziņā.
Forward sprieguma noteikšana
Pirms zināt LED barošanas spriegumu, iestatiet atbilstošos multimetra iestatījumus: strāvu un U. Pirms pārbaudes iestatiet pretestību uz augstāko vērtību, lai izvairītos no LED izdegšanas. To var izdarīt vienkārši: saspiediet multimetra vadus, noregulējiet pretestību, līdz strāva sasniedz 20 mA, un nofiksējiet spriegumu un strāvu. Lai izmērītu gaismas diodes tiešo spriegumu, jums būs nepieciešams:
- Pārbaudāmās gaismas diodes.
- Avota U gaismas diode ar parametriem, kas ir lielāki par pastāvīgā sprieguma LED.
- Multimetrs.
- Aligatora skavas, lai noturētu LED uz testa vadiem, lai noteiktu gaismas diožu barošanas spriegumu ķermeņos.
- Vadi.
- 500 vai 1000 omu mainīgais rezistors.
Zilā gaismas diodes primārā strāva bija 3,356 V pie 19,5 mA. Ja tiek izmantots 3,6 V spriegums, izmantojamā rezistora vērtību aprēķina pēc formulas R=(3,6 V-3,356 V) / 0,0195 A)=12,5 omi. Lai izmērītu lieljaudas gaismas diodes, veiciet to pašu procedūru un iestatiet strāvu, ātri turot multimetra vērtību.
Smd gaismas diožu barošanas sprieguma mērīšana augsts> 350 mA līdzstrāvas jauda var būt nedaudz sarežģīta, jo, kad tie ātri uzsilst, U krasi samazinās. Tas nozīmē, ka konkrētajam U strāva būs lielāka. Ja lietotājam nav laika, pirms atkārtotas mērīšanas viņam būs jāatdzesē LED līdz istabas temperatūrai. Varat izmantot 500 omi vai 1k omi. Lai panāktu rupju un precīzu noregulējumu vai savienotu virknē augstāka un zemāka diapazona mainīgo rezistoru.
Alternatīva sprieguma definīcija
Pirmais solis, lai aprēķinātu gaismas diožu enerģijas patēriņu, ir gaismas diodes sprieguma noteikšana. Ja pie rokas nav multimetra, varat izpētīt ražotāja datus un atrast LED bloka pasi U. Varat arī novērtēt U, pamatojoties uz gaismas diožu krāsu, piemēram, b altas gaismas diodes barošanas spriegums ir 3,5 V.
Pēc LED sprieguma mērīšanas tiek noteikta strāva. To var izmērīt tieši ar multimetru. Ražotāja dati sniedz aptuvenu strāvas aprēķinu. Pēc tam jūs varat ļoti ātri un vienkārši aprēķināt LED enerģijas patēriņu. Lai aprēķinātu LED enerģijas patēriņu, vienkārši reiziniet LED U (voltos) ar LED strāvu (ampēros).
Rezultāts, ko mēra vatos, ir gaismas diožu izmantotā jauda. Piemēram, ja gaismas diodes U ir 3,6 un strāva ir 20 miliampēri, tas patērēs 72 milivatus enerģijas. Atkarībā no projekta lieluma un mēroga sprieguma un strāvas rādījumus var mērīt mazākās vai lielākās vienībās nekā bāzes strāva vai vati. Var būt nepieciešama vienību konvertēšana. Veicot šos aprēķinus, atcerieties, ka 1000 milivati ir vienādi ar vienu vatu un 1000 miliampēri ir vienādi ar vienu ampēru.
LED tests ar multimetru
Lai pārbaudītu LED un noskaidrotu, vai tā darbojas un kādu krāsu izvēlēties - tiek izmantots multimetrs. Tam ir jābūt diodes pārbaudes funkcijai, ko norāda diodes simbols. Pēc tam, lai veiktu testēšanu, piestipriniet multimetra mērīšanas auklas pie gaismas diodes kājām:
- Savienojiet katoda melno vadu (-) un sarkano vadu uz anoda (+), ja lietotājs pieļauj kļūdu, gaismas diode neiedegas.
- Tie piegādā sensoriem nelielu strāvu, un, ja redzat, ka gaismas diode nedaudz spīd, tad tā darbojas.
- Pārbaudot multimetru, jāņem vērā gaismas diodes krāsa. Piemēram, dzeltenā (dzintara) gaismas diodes pārbaude - LED sliekšņa spriegums ir 1636 mV vai 1,636 V. Ja tiek pārbaudīta b alta gaismas diode vai zila LED, sliekšņa spriegums ir lielāks par 2,5 V vai 3 V.
Lai pārbaudītu diodi, indikatoram displejā ir jābūt no 400 līdz 800 mV vienā virzienā, un tas nedrīkst rādīties pretējā virzienā. Parastajām gaismas diodēm ir U slieksnis, kā aprakstīts tālāk esošajā tabulā, taču vienai un tai pašai krāsai var būt būtiskas atšķirības. Maksimālā strāva ir 50 mA, bet ieteicams nepārsniegt 20 mA. Pie 1-2 mA diodes jau labi spīd. Sliekšņa LED U
| LED tips | V līdz 2 mA | V līdz 20 mA |
| Infrasarkanais | 1, 05 | 1.2 |
| Sarkanās gaismas diodes barošanas spriegums | 1, 8 | 2, 0 |
| Dzeltens | 1, 9 | 2, 1 |
| Zaļš | 1, 8 | 2, 4 |
| B alts | 2, 7 | 3, 2 |
| Zils | 2, 8 | 3, 5 |
Kad akumulators ir pilnībā uzlādēts, strāva ir tikai 0,7 mA pie 3,8 V. Pēdējos gados gaismas diodes ir guvušas ievērojamu progresu. Ir simtiem modeļu, kuru diametrs ir 3 mm un 5 mm. Ir jaudīgākas diodes ar diametru 10 mm vai īpašos gadījumos, kā arī diodes uzstādīšanai uz iespiedshēmas plates līdz 1 mm garumā.
Ieslēgšanās gaismas diodes no maiņstrāvas
LED parasti uzskata par līdzstrāvas ierīcēm, kas darbojas ar dažiem voltiem līdzstrāvas. Mazjaudas lietojumos ar nedaudzām gaismas diodēm šī ir pilnīgi pieņemama pieeja, piemēram, mobilajos tālruņos, kurus darbina līdzstrāvas akumulators, taču citas lietojumprogrammas, piemēram, lineāra apgaismojuma sistēma, kas stiepjas 100 m ap ēku, nevar darboties ar šo izkārtojumu.
Līdzstrāvas piedziņai ir attāluma zudumi, tāpēc jau no paša sākuma ir nepieciešama lielāka U piedziņa, unpapildu regulatori, kas zaudē jaudu. Maiņstrāva atvieglo transformatoru izmantošanu, lai samazinātu U uz 240 V maiņstrāvu vai 120 V maiņstrāvu no kilovoltiem, ko izmanto elektropārvades līnijās, kas ir daudz problemātiskāk līdzstrāvai. Lai iedarbinātu jebkura veida LED ar tīkla spriegumu (piemēram, 120 V maiņstrāva), ir nepieciešama elektronika starp barošanas avotu un pašām ierīcēm, lai nodrošinātu pastāvīgu U (piemēram, 12 V līdzstrāvu). Svarīga ir iespēja vadīt vairākas gaismas diodes.
Lynk Labs ir izstrādājis tehnoloģiju, kas ļauj darbināt LED no maiņstrāvas sprieguma. Jaunā pieeja ir izstrādāt maiņstrāvas gaismas diodes, kuras var darbināt tieši no maiņstrāvas avota. Daudziem atsevišķiem LED ķermeņiem vienkārši ir transformators starp sienas kontaktligzdu un armatūru, lai nodrošinātu nepieciešamo nemainīgo U.
Vairāki uzņēmumi ir izstrādājuši LED spuldzes, kuras ieskrūvē tieši standarta rozetēs, taču tajās vienmēr ir arī miniatūras shēmas, kas pārveido maiņstrāvu par līdzstrāvu pirms padeves gaismas diodēm.
Standarta sarkanai vai oranžai gaismas diodei ir slieksnis U no 1,6 līdz 2,1 V, dzeltenām vai zaļām gaismas diodēm spriegums ir no 2,0 līdz 2,4 V, un zilā, rozā vai b altā krāsā šis spriegums ir aptuveni no 3,0 līdz 3,6 V. Tālāk esošajā tabulā ir uzskaitīti daži tipiski spriegumi. Vērtības iekavās atbilst tuvākajam normalizētajamvērtības sērijā E24.
Strāvas padeves sprieguma specifikācijas gaismas diodēm ir parādītas zemāk esošajā tabulā.
Simboli:
- STD - standarta LED;
- HL - augsta spilgtuma LED;
- FC - zems patēriņš.
Ar šiem datiem pietiek, lai lietotājs varētu patstāvīgi noteikt apgaismojuma projektam nepieciešamos ierīces parametrus.
