Nuoseklus šviesos diodų prijungimas. Geros ir blogos LED schemos Nuosekli LED schema

Elektros instaliacijos komponentai yra specialūs gaminiai, užtikrinantys sklandų elektros sistemų funkcionavimą. Tokie elementai plačiai naudojami pramonės įmonėse tiesiant, taisant ir traukiant kabelius, taip pat jungiant elektros įrenginius. Žinomi gamintojai Hensel, Mennekes, Weidmueller, Wieland gamina gaminius pagal pagrindinius Europos kokybės ir saugos standartų reikalavimus.

Elektros instaliacijos komponentų įvairovė

Indatek LLC pristato platų gaminių asortimentą elektros sistemų įrengimui įmonėje. Varis naudojamas kaip medžiaga laidžių gaminių gamybai, o keramikos ar porceliano mišiniai – izoliaciniams gaminiams. Kitais atvejais naudojami metalų lydiniai su apsaugine cinko arba nikelio danga.

Elektros sistemų montavimo gaminiai pasižymi atsparumu vandeniui, korozijai, staigiems temperatūros pokyčiams. Tokie elementai atitinka saugos standartus ir yra nekenksmingi žmonėms. Gamybos proceso metu gaminių kokybė tikrinama naudojant laisvai krintantį 0,25 kg svorį. Kištukai, ilginamieji lizdai, jungikliai papildomai tikrinami, ar besisukančiuose būgnuose nenukrenta 0,5 m.

Elektros instaliacijos komponentai skirstomi į grupes pagal:

- stiprumo laipsniai - gaminiai, kurie atlaiko apkrovos, krentančios iš 15 cm, 25 cm ir 50 cm aukščio, smūgį;

- jungties tipas - išoriniai, kurie montuojami ant konstrukcijos paviršiaus, ir įmontuojami, kuriems reikia specialios nišos.

- atsparumas temperatūrai - gaminiai, kurie gali atlaikyti kaitinimą iki + 80, + 100, + 130, + 160, + 240 laipsnių.

Terminalai

Wieland gnybtai naudojami įvairių tipų laidams ir kabeliams sujungti. Konstrukcija - atlaiko 10–100 A apkrovą ir 600 V įtampą Barjeriniai gnybtai, veikiantys esant 1 kV įtampai ir apkrovai iki 200 A, yra atsparesni. D2/2/35 BLAU, fiksacija užtikrina tvirtesnį vielos spaustuką.

Šakų dėžės ir aptvarai

Gaminiai naudojami montuojant elektros sistemas ir jungiant kelis įrenginius prie vieno maitinimo šaltinio. Tokie gaminiai užtikrina aukštos kokybės įžeminimą, konversiją, elektros paskirstymą visoje sistemoje. Pagrindinė gamybos medžiaga yra polikarbonatas. Populiarus gamintojas yra Vokietijos kompanija Hensel, kurios gaminiai pristatomi internetinėje parduotuvėje indatech.ru.

Maitinimo jungtys

Gaminiai yra įrenginiai, naudojami elektros įrangai prijungti prie elektros tinklo. Kištukinius lizdus ir kištukus rekomenduojama naudoti dirbant su galinga įranga patalpoje, kurioje yra didelė drėgmė ir kitos nepalankios sąlygos.

Signalų koncentratoriai (SAI)

Signalų koncentratoriai (SAI), tokie kaip SAISW-3/7 lizdai ir SAIL-M12GM12W-4-2L3.0T jungtys, reikalingi normaliam automatikos sistemų darbui. Gaminiai skirstomi į aktyviąsias ir pasyviąsias šynas, taip pat maitinimo laidus ir jungtis. Tokie gaminiai gali būti suprojektuoti veikti ekstremaliomis sąlygomis: IP67 apsaugos produktai atlaiko vandens ir kenksmingų medžiagų poveikį. Kai kurie SAI koncentratoriai naudojami sprogstamiesiems darbams.

Ankstesniuose straipsniuose buvo aprašytos įvairios šviesos diodų prijungimo problemos. Tačiau negalite visko parašyti viename straipsnyje, todėl turite tęsti šią temą. Čia kalbėsime apie skirtingus šviesos diodų įjungimo būdus.

Kaip teigiama referuojamuose straipsniuose, t.y. srovė per ją turi būti apribota rezistoriumi. Kaip apskaičiuoti šį rezistorių, jau buvo pasakyta, mes čia nekartosime, bet mes pateiksime formulę, tik tuo atveju, dar kartą.

1 paveikslas.

Čia Upitas. - maitinimo įtampa, Upad. - įtampos kritimas per šviesos diodą, R - ribojančio rezistoriaus varža, I - srovė per šviesos diodą.

Tačiau, nepaisant visos teorijos, Kinijos pramonė gamina visokius suvenyrus, raktų pakabukus, žiebtuvėlius, kuriuose šviesos diodas įjungiamas be ribojančio rezistoriaus: vos dvi ar trys disko baterijos ir vienas LED. Šiuo atveju srovę riboja vidinė baterijos varža, kuriai tiesiog nepakanka energijos, kad sudegintų šviesos diodą.

Tačiau čia, be perdegimo, yra dar viena nemaloni savybė - šviesos diodų degradacija, kuri labiausiai būdinga baltiems ir mėlyniems šviesos diodams: po kurio laiko švytėjimo ryškumas tampa visai nereikšmingas, nors srovė per šviesos diodą teka gana. pakankamai, nominaliu lygiu.

Negalima sakyti, kad jis visiškai nešviečia, švytėjimas vos juntamas, bet tai jau ne žibintuvėlis. Jei esant vardinei srovei, degradacija įvyksta ne anksčiau kaip po metų nuolatinio švytėjimo, tada esant pervertintai srovei, šio reiškinio galima tikėtis per pusvalandį. Toks šviesos diodo įtraukimas turėtų būti vadinamas blogu.

Tokią schemą galima paaiškinti tik noru sutaupyti vieno rezistoriaus, litavimo ir darbo sąnaudų, o tai, esant masinei gamybai, matyt, yra pagrįsta. Be to, žiebtuvėlis ar raktų pakabukas yra vienkartinis, pigus dalykas: baigėsi dujos arba išsikrovė baterija – suvenyras buvo tiesiog išmestas.

2 pav. Schema bloga, bet naudojama gana dažnai.

Labai įdomūs dalykai nutinka (žinoma, atsitiktinai), jei pagal šią schemą šviesos diodas yra prijungtas prie maitinimo šaltinio, kurio išėjimo įtampa yra 12 V ir srovė ne mažesnė kaip 3 A: įvyksta akinanti blykstė, gana stiprus trenksmas, pasigirsta dūmai, lieka kvapas. Taigi prisimenu tokį palyginimą: „Ar įmanoma į Saulę žiūrėti pro teleskopą? Taip, bet tik du kartus. Kartą kaire akimi, vieną kartą dešine. Beje, šviesos diodo prijungimas be ribojančio rezistoriaus yra dažniausia pradedančiųjų klaida, todėl norėčiau perspėti.

Norėdami ištaisyti šią situaciją, pratęsti šviesos diodo tarnavimo laiką, grandinę reikia šiek tiek pakeisti.

3 pav. Gera schema, teisinga.

Būtent ši schema turėtų būti laikoma gera arba teisinga. Norėdami patikrinti, ar teisingai nurodyta rezistoriaus R1 reikšmė, galite naudoti formulę, parodytą 1 paveiksle. Laikysime, kad šviesos diodo įtampos kritimas yra 2 V, srovė 20 mA, maitinimo įtampa 3 V dėl dviejų AA baterijų naudojimo. .

Apskritai nereikia stengtis apriboti srovės iki didžiausios leistinos 20 mA, galite maitinti šviesos diodą mažesne srove, na, bent 15 ... 18 miliamperų. Tokiu atveju labai nežymiai sumažės ryškumas, kurio žmogaus akis dėl įrenginio ypatybių visiškai nepastebės, tačiau LED tarnavimo laikas gerokai padidės.

Dar vieną prasto LED įjungimo pavyzdį galima rasti įvairiuose žibintuvėliuose, kurie jau yra galingesni už raktų pakabukus ir žiebtuvėlius. Šiuo atveju tam tikras skaičius šviesos diodų, kartais gana didelių, yra tiesiog sujungti lygiagrečiai, taip pat be ribojančio rezistoriaus, kuris vėlgi veikia kaip vidinė akumuliatoriaus varža. Tokie žibintuvėliai gana dažnai patenka į remontą būtent dėl ​​šviesos diodų perdegimo.

4 pav. Labai bloga perjungimo grandinė.

Atrodytų, kad situaciją gali ištaisyti schema, parodyta 5 pav.. Tik vienas rezistorius, ir viskas, atrodo, taisosi.

5 pav. Tai jau šiek tiek geriau.

Tačiau toks įtraukimas nelabai padės. Faktas yra tas, kad gamtoje tiesiog neįmanoma rasti dviejų vienodų puslaidininkinių įtaisų. Štai kodėl, pavyzdžiui, to paties tipo tranzistoriai turi skirtingą stiprinimą, net jei jie yra iš tos pačios gamybos partijos. Tiristoriai ir triakai taip pat skiriasi. Vieni atsidaro lengvai, o kiti tokie kieti, kad jų tenka atsisakyti. Tą patį galima pasakyti ir apie šviesos diodus – tiesiog neįmanoma rasti dviejų visiškai vienodų, ypač trijų ar visos krūvos.

Pastaba apie temą. SMD-5050 LED agregato (trys nepriklausomi šviesos diodai viename korpuse) duomenų lape nerekomenduojama įtraukti 5 pav. Kaip ir dėl atskirų šviesos diodų parametrų plitimo, gali būti pastebimas jų švytėjimo skirtumas. Ir atrodytų, vienu atveju!

Žinoma, šviesos diodai neturi jokio stiprinimo, tačiau yra toks svarbus parametras kaip tiesioginės įtampos kritimas. Ir net jei šviesos diodai yra paimti iš tos pačios technologinės partijos, iš tos pačios pakuotės, tada joje tiesiog nebus dviejų vienodų. Todėl visų šviesos diodų srovė bus skirtinga. Šviesos diodas, kurio srovė yra didžiausia ir anksčiau ar vėliau viršija vardinę srovę, sudegs anksčiau už kitus.

Dėl šio nelaimingo įvykio visa įmanoma srovė eis per du išlikusius šviesos diodus, natūraliai viršydama vardinį. Galų gale, rezistorius buvo apskaičiuotas „trims“, trims šviesos diodams. Padidėjusi srovė taip pat padidins LED kristalų kaitinimą, o tas, kuris pasirodo „silpnesnis“, taip pat perdega. Paskutinis šviesos diodas taip pat neturi kito pasirinkimo, kaip sekti savo bendražygių pavyzdžiu. Tokia grandininė reakcija.

Šiuo atveju žodis „deginti“ reiškia tiesiog grandinės nutraukimą. Bet gali atsitikti taip, kad viename iš šviesos diodų bus elementarus trumpasis jungimas, manevruojantis kitus du šviesos diodus. Natūralu, kad jie tikrai išeis, nors ir liks gyvi. Rezistorius su tokiu gedimu intensyviai įkais ir galų gale galbūt sudegs.

Kad taip neatsitiktų, grandinę reikia šiek tiek pakeisti: kiekvienam šviesos diodui įdiekite savo rezistorių, kuris parodytas 6 paveiksle.

6 pav. Ir štai kaip šviesos diodai tarnaus labai ilgai.

Čia viskas kaip reikalaujama, viskas pagal schemos taisykles: kiekvieno šviesos diodo srovę ribos jo rezistorius. Tokioje grandinėje srovės per šviesos diodus yra nepriklausomos viena nuo kitos.

Tačiau net ir šis įtraukimas nesukelia didelio entuziazmo, nes rezistorių skaičius yra lygus šviesos diodų skaičiui. Norėčiau, kad būtų daugiau šviesos diodų ir mažiau rezistorių. Kaip būti?

Išeitis iš šios situacijos yra gana paprasta. Kiekvienas šviesos diodas turi būti pakeistas nuosekliai sujungtų šviesos diodų eilute, kaip parodyta 7 paveiksle.

7 pav. Lygiagretus girliandų įtraukimas.

Tokio patobulinimo kaina bus maitinimo įtampos padidėjimas. Jei vienam šviesos diodui užtenka tik trijų voltų, tai nuo tokios įtampos negali užsidegti net du nuosekliai sujungti šviesos diodai. Taigi, kokios įtampos reikia norint įjungti šviesos diodų eilutę? Arba, kitaip tariant, kiek šviesos diodų galima prijungti prie maitinimo šaltinio, kurio įtampa yra, pavyzdžiui, 12 V?

komentuoti. Pavadinimas „girliandos“ toliau turėtų būti suprantamas ne tik kaip eglutės puošmena, bet ir kaip bet koks LED apšvietimo įrenginys, kuriame šviesos diodai jungiami nuosekliai arba lygiagrečiai. Svarbiausia, kad šviesos diodas nebūtų vienas. Girliandas, tai irgi girlianda Afrikoje!

Norint gauti atsakymą į šį klausimą, pakanka tiesiog padalinti maitinimo įtampą iš įtampos kritimo per šviesos diodą. Daugeliu atvejų ši įtampa skaičiavimuose laikoma 2 V. Tada išeina 12/2=6. Tačiau nereikia pamiršti, kad tam tikra įtampos dalis turi likti gesinimo rezistoriui, bent 2 voltai.

Pasirodo, šviesos diodams lieka tik 10V, o šviesos diodų skaičius taps 10/2=5. Esant tokiai situacijai, norint gauti 20 mA srovę, ribojantis rezistorius turi turėti 2 V / 20 mA \u003d 100 Ω. Rezistoriaus galia tokiu atveju bus P=U*I=2V*20mA=40mW.

Toks skaičiavimas yra gana teisingas, jei girliandos šviesos diodų tiesioginė įtampa, kaip nurodyta, yra 2 V. Būtent ši vertė dažnai skaičiuojama kaip vidutinė vertė. Bet iš tikrųjų ši įtampa priklauso nuo šviesos diodų tipo, nuo švytėjimo spalvos. Todėl skaičiuojant girliandas reikėtų sutelkti dėmesį į šviesos diodų tipą. Įvairių tipų šviesos diodų įtampos kritimai pateikti lentelėje, parodytoje 8 paveiksle.

8 pav. Įtampos kritimas skirtingų spalvų šviesos dioduose.

Taigi, esant 12 V maitinimo įtampai, atėmus įtampos kritimą per srovę ribojantį rezistorių, iš viso galima prijungti 10 / 3,7 = 2,7027 baltų šviesos diodų. Bet jūs negalite iškirpti gabalo iš šviesos diodo, todėl galite prijungti tik du šviesos diodus. Šis rezultatas gaunamas, jei iš lentelės paimame didžiausią įtampos kritimo reikšmę.

Jei į skaičiavimą pakeisime 3V, tada visiškai akivaizdu, kad galima prijungti tris šviesos diodus. Tokiu atveju kiekvieną kartą turite kruopščiai perskaičiuoti ribojančio rezistoriaus varžą. Jei tikri šviesos diodai turi 3,7 V įtampos kritimą, o gal ir didesnį, trys šviesos diodai gali neužsidega. Taigi geriau sustoti ties dviem.

Iš esmės nesvarbu, kokios spalvos bus šviesos diodai, tiesiog skaičiuodami turėsite atsižvelgti į skirtingus įtampos kritimus, priklausomai nuo LED švytėjimo spalvos. Svarbiausia, kad jie būtų skirti vienai srovei. Neįmanoma surinkti nuoseklios šviesos diodų girliandos, kai kurie iš jų yra su 20 mA, o kiti - 10 miliamperų.

Akivaizdu, kad esant 20 mA srovei, šviesos diodai, kurių vardinė srovė yra 10 mA, tiesiog perdegs. Jei vis dėlto srovė ribojama iki 10mA, tai 20 miliamperų neužsidega pakankamai ryškiai, kaip ir jungiklyje su LED: naktį matosi, o dieną – ne.

Kad palengvintų savo gyvenimą, radijo mėgėjai kuria įvairias skaičiuoklių programas, kurios palengvina visokius įprastus skaičiavimus. Pavyzdžiui, induktyvumo skaičiavimo programos, įvairių tipų filtrai, srovės stabilizatoriai. Yra tokia LED girliandų skaičiavimo programa. Tokios programos ekrano kopija parodyta 9 pav.

9 pav. Programos "Rezistoriaus_atsparumo_apskaičiavimas__Ledz_" ekrano kopija.

Programa veikia be įdiegimo sistemoje, tereikia ją atsisiųsti ir naudoti. Viskas taip paprasta ir aišku, kad ekrano kopijos paaiškinimo visiškai nereikia. Natūralu, kad visi šviesos diodai turi būti vienodos spalvos ir vienodos srovės.

Ribojantys rezistoriai, žinoma, yra geri. Bet tik tada, kai bus žinoma, kad ši girlianda bus maitinama pastovia 12V įtampa, o srovė per šviesos diodus neviršys apskaičiuotos vertės. O kas, jei tiesiog nėra šaltinio, kurio įtampa būtų 12 V?

Tokia situacija gali susidaryti, pavyzdžiui, sunkvežimyje, kurio tinklo įtampa yra 24 V. Iš tokios krizinės situacijos išsisukti padės srovės stabilizatorius, pavyzdžiui, „SSC0018 – Reguliuojamas srovės stabilizatorius 20..600mA“. Jo išvaizda parodyta 10 pav.. Tokį įrenginį galima nusipirkti internetinėse parduotuvėse. Emisijos kaina yra 140 ... 300 rublių: viskas priklauso nuo pardavėjo vaizduotės ir įžūlumo.

10 pav. Reguliuojamas srovės stabilizatorius SSC0018

Stabilizatoriaus specifikacijos parodytos 11 pav.

11 pav. SSC0018 srovės stabilizatoriaus specifikacijos

Dabartinis stabilizatorius SSC0018 iš pradžių buvo sukurtas naudoti LED lempose, tačiau gali būti naudojamas ir mažoms baterijoms įkrauti. SSC0018 naudojimas yra gana paprastas.

Apkrovos pasipriešinimas srovės stabilizatoriaus išėjime gali būti lygus nuliui, galite tiesiog trumpai sujungti išvesties gnybtus. Juk stabilizatoriai ir srovės šaltiniai nebijo trumpųjų jungimų. Tokiu atveju išėjimo srovė bus nominali. Jei nustatysite 20 mA, tai tiek ir bus.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, galime daryti išvadą, kad nuolatinės srovės miliametras gali būti „tiesiogiai“ prijungtas prie srovės stabilizatoriaus išvesties. Tokį jungimą reikėtų pradėti nuo didžiausios matavimo ribos, nes niekas nežino, kokia ten srovė reguliuojama. Tada, tiesiog sukdami derinimo rezistorių, nustatykite reikiamą srovę. Tokiu atveju, žinoma, nepamirškite prie maitinimo šaltinio prijungti srovės stabilizatorių SSC0018. 12 paveiksle parodyta SSC0018 laidų schema, skirta lygiagrečiai prijungtiems šviesos diodams maitinti.

12 pav. Lygiagrečiai prijungtų maitinimo šviesos diodų laidai

Čia viskas aišku iš diagramos. Keturiems šviesos diodams, kurių kiekvienos srovės suvartojimas yra 20 mA, stabilizatoriaus išvestyje turi būti nustatyta 80 mA srovė. Tuo pačiu metu SSC0018 stabilizatoriaus įvestyje, kaip minėta aukščiau, reikės šiek tiek didesnės įtampos nei vieno šviesos diodo įtampos kritimas. Žinoma, tinka ir aukštesnė įtampa, tačiau tai tik papildomai šildys stabilizatoriaus mikroschemą.

komentuoti. Jei norint apriboti srovę rezistoriumi, maitinimo šaltinio įtampa turi šiek tiek viršyti bendrą šviesos diodų įtampą, tik du voltus, tada normaliam srovės reguliatoriaus SSC0018 veikimui šis perteklius turėtų būti šiek tiek didesnis. Ne mažiau kaip 3 ... 4 V, kitaip stabilizatoriaus reguliavimo elementas tiesiog neatsidarys.

13 paveiksle parodytas stabilizatoriaus SSC0018 prijungimas naudojant kelių nuosekliai sujungtų šviesos diodų girliandą.

13 pav. Nuosekliosios eilutės maitinimas per SSC0018 stabilizatorių

Paveikslas paimtas iš techninės dokumentacijos, todėl pabandykime paskaičiuoti šviesos diodų skaičių girliandoje ir nuolatinę įtampą, reikalingą iš maitinimo šaltinio.

Diagramoje nurodyta srovė, 350mA, leidžia daryti išvadą, kad girlianda surenkama iš galingų baltų šviesos diodų, nes, kaip minėta kiek aukščiau, pagrindinė SSC0018 stabilizatoriaus paskirtis yra apšvietimo šaltiniai. Balto šviesos diodo įtampos kritimas yra 3 ... 3,7 V diapazone. Norėdami apskaičiuoti, turėtumėte paimti didžiausią 3,7 V vertę.

Maksimali SSC0018 įėjimo įtampa yra 50 V. Iš šios reikšmės atimame 5V, reikalingus pačiam stabilizatoriui veikti, lieka 45V. Ši įtampa gali „uždegti“ 45/3,7=12,1621621... LED. Akivaizdu, kad tai turėtų būti suapvalinta iki 12.

Šviesos diodų skaičius gali būti mažesnis. Tada teks mažinti įėjimo įtampą (o išėjimo srovė nesikeis, liks 350mA kaip buvo sureguliuota), kodėl 3 LED, net ir galingus, reikia dėti 50V? Toks pasityčiojimas gali baigtis blogai, nes galingi šviesos diodai jokiu būdu nėra pigūs. Kokios įtampos reikia norint prijungti tris galingus šviesos diodus, norintys ir juos visada ras, gali pasiskaičiuoti patys.

Reguliuojamas srovės stabilizatorius SSC0018 yra gana geras. Tačiau kyla klausimas, ar tai visada būtina? Ir įrenginio kaina yra šiek tiek gėdinga. Kokia galėtų būti išeitis iš šios situacijos? Viskas labai paprasta. Puikus srovės stabilizatorius gaunamas iš integruotų įtampos reguliatorių, tokių kaip 78XX arba LM317 serija.

Norint sukurti tokį srovės stabilizatorių, pagrįstą įtampos stabilizatoriumi, reikia tik 2 dalių. Tiesą sakant, pats stabilizatorius ir vienas rezistorius, kurio varžą ir galią apskaičiuos StabDesign programa, kurios ekrano kopija parodyta 14 pav.

14 pav. Srovės stabilizatoriaus apskaičiavimas naudojant StabDesign programą.

Programa nereikalauja specialių paaiškinimų. Išskleidžiamajame meniu Tipas pasirenkamas stabilizatoriaus tipas, eilutėje In line nustatoma reikiama srovė ir paspaudžiamas mygtukas Apskaičiuoti. Rezultatas yra rezistoriaus R1 varža ir jo galia. Paveiksle apskaičiuota 20 mA srovė. Tai taikoma tuo atveju, kai šviesos diodai yra sujungti nuosekliai. Lygiagrečiam prijungimui srovė apskaičiuojama taip pat, kaip parodyta 12 paveiksle.

LED girlianda yra prijungta vietoj rezistoriaus Rn, kuris simbolizuoja srovės stabilizatoriaus apkrovą. Galima prijungti net vieną šviesos diodą. Šiuo atveju katodas yra prijungtas prie bendro laido, o anodas - prie rezistoriaus R1.

Nagrinėjamo srovės stabilizatoriaus įėjimo įtampa yra nuo 15 iki 39 V, nes naudojamas 7812 stabilizatorius, kurio stabilizavimo įtampa yra 12 V.

Atrodytų, kad šią istoriją apie šviesos diodus galima užbaigti. Tačiau yra ir LED juostelių, kurios bus aptartos kitame straipsnyje.

Mes išsiaiškinome vieno šviesos diodo srovę ribojantį rezistorių, dabar belieka išsiaiškinti, kaip įjungti kelis šviesos diodus. Tarkime, kad turime 12 V įtampos šaltinį ir tris AL307I šviesos diodus. Turime tris variantus.

Pirmasis yra įjungti juos kiekvieną per savo srovės ribojimo rezistorių, kaip tai padarėme ankstesniame seminare:

Šiuo atveju srovės ribojimo rezistorių apskaičiavimas nesiskiria nuo ankstesnių skaičiavimų (žr. dirbtuves "") ir bus vienodas visiems šviesos diodams.

Antrasis variantas yra lygiagrečiai įjungti visus šviesos diodus ir įkelti vieną rezistorių, skirtą trigubai srovei (yra trys šviesos diodai):

Atrodo, kad viskas yra tiesa, tačiau yra vienas „bet“, kuris viską sugadins - parametrų sklaida net ir to paties tipo šviesos diodų. Dėl to per mažiausios vidinės varžos šviesos diodą tekės padidėjusi srovė ir galiausiai jis perdegs. Čia ir prasideda tikros bėdos – per likusias dvi tekės srovė, 2 kartus didesnė nei skaičiuojama minimumo, o kita, turėdama mažiau „sveikatos“, iškart suges. Kas liks trečiajam, kai juo teka srovė, tris kartus didesnė už apskaičiuotą? Taigi, mes likome be šviesos diodų. Todėl metame naujai išrastą dviratį ir grįžtame prie senojo – įdedame kiekvieną šviesos diodą su savo srovės ribojimo rezistoriumi:

Bet mes turime kitą variantą - nuoseklųjį šviesos diodų prijungimą ir vieną srovę ribojantį rezistorių:

Šiuo atveju srovė per visus šviesos diodus bus vienoda, vienintelė sąlyga yra ta, kad maitinimo įtampa turi viršyti kiekvieno šviesos diodo įtampos kritimų sumą. Kaip jau sakiau, mūsų maitinimo šaltinis sukuria 12 V įtampą, ir mes vėl žiūrime į vieno ar kito tipo šviesos diodo veikimo įtampą (U slave). šviesos diodų vadovas . AL307I Uwork = 2,5 V, Iwork = 10 mA. Tai reiškia, kad esant srovei per 10 mA šviesos diodų grandinę (jų vardinė darbinė srovė), ant jo nukris 7,5 V. Viskas gerai, užtenka mūsų šaltinio. Belieka pasirinkti srovę ribojantį rezistorių. Vėlgi, pereikime prie ir apskaičiuokime gesinimo rezistoriaus vertę:

Visiškai akivaizdu, kad 3 yra šviesos diodų skaičius grandinėje. 0,75 - patikimumo koeficientas.

(12V-7,5V)/0,01A*0,75=600 omų

Svarbu! Kadangi per visus šviesos diodus teka ta pati srovė, nuosekliai galima jungti tik to paties tipo įrenginius su tais pačiais paso duomenimis! Jei turite skirtingų tipų šviesos diodus, rezistorius turės būti skaičiuojamas ir tiekiamas kiekvienam įrenginiui atskirai.

Na, jei ketinate dažnai naudoti gesinimo rezistorių skaičiavimą, tada bus patogiau naudoti

Arba šviesos diodas ( Anglų. LED šviesos diodas) – puslaidininkinis įtaisas su elektronų skylės jungtimi, kuri sukuria optinę spinduliuotę, kai per jį teka elektros srovė į priekį. Kitaip tariant, jis šviečia, kai per jį teka srovė. Tai atrodo kaip paprasta kaitrinė lempa, tačiau šviesos diodas yra sudėtingesnis. Straipsnyje kalbama apie šviesos diodo savybes, kaip tinkamai prijungti šviesos diodą ir kaip apskaičiuoti šviesos diodo rezistorių.

LED ypatybės

Norėdami suprasti, kaip tinkamai prijungti šviesos diodus, turite suprasti kai kurias funkcijas:

• LED yra įjungtas. Šviesos diodui taikoma įtampa neturi reikšmės. Tai gali būti ir 3V, ir 1000 V. Svarbiausia, kad atlaikytų reikiamą srovę. Trūkstant srovės šviesos diodas šviečia silpniau nei gali. Viršijus srovę, šviesos diodas šviečia ryškiau, bet labai įkaista. Šviesos diodas, kuris gauna daugiau srovės, nei tikisi, perkais ir veiks labai trumpai. Tokiu atveju visada geriau „perpildyti“.
• įtampos kritimas. Svarbi šviesos diodo savybė yra jo įtampos kritimas. Ši vertė rodo, kiek voltų nuosekliai prijungus, įtampa sumažės, kai praeis per šviesos diodą. Pavyzdžiui, jei LED įtampos kritimas 3,4 volto, tada esant 12 voltų maitinimo įtampai, po pirmojo šviesos diodo lieka 12–3,4 \u003d 8,6 volto. Antruoju atveju bus prarasta dar 3,4 volto. Išliks 8,6–3,4 \u003d 5,2 V. O po trečiojo liks 5,2–3,4 \u003d 1,8 volto. Tai yra mažiau nei šviesos diodo įtampos kritimas. Tai reiškia, kad daugiau šviesos diodų maitinti negalėsime.
• temperatūros režimas.Šviesos diodas įkaista, kol šviečia. Kuo galingesnis šviesos diodas, tuo labiau jis įkaista. Mažos galios šviesos diodų atveju plastikiniame korpuse jų šildymo galima nepaisyti. Jei susiduriate su stipriais ryškiais šviesos diodais, turite pagalvoti apie aušinimą.
• poliškumas. Jungiant šviesos diodą reikia laikytis poliškumo. Jei supainiosite pliusą ir minusą, nieko ypač baisaus nenutiks, tačiau šviesos diodas nešvies, o srovė per jį nepraeis. Šviesos diodas turi 2 gnybtus: anodą ir katodą. Anodas yra teigiamas. Jis jungiasi prie teigiamo maitinimo šaltinio poliaus. Katodas yra neigiamas. Jis prijungtas prie neigiamo (žemės). Šviesos diodą laikant rankoje, laidus galima atskirti pagal ilgį: anodas yra ilgesnis už katodą. LED lemputės viduje taip pat galima atskirti laidus pagal dydį. Katodas yra masyvesnis ir savo forma primena dubenį.

Šviesos diodas. Matote katodo ir anodo ilgio skirtumą.

Šviesos diodas. Iš arti galime išskirti katodą, savo forma primenantį dubenį.

Reikiamą srovę ir įtampos kritimą rasite LED duomenų lape. Jei jau turite šviesos diodą, bet nežinote jo charakteristikų, galite manyti, kad jums reikia 25 mA srovės, o įtampos kritimą laikyti 3 V. Atrodytų, kad šie parametrai idealiai tinka prijungti šviesos diodą tiesiai prie Arduino kaiščio. Bet tai nėra taip paprasta. Kaip minėta aukščiau, šviesos diodas yra dabartinis įrenginys. Jei įprasta lemputė pasirenka srovę sau, tada šviesos diodas pasirenka sau įtampą. Tai yra, jei šviesos diodas reikalauja sau 3 V, o mes jam pritaikysime 5 V, tada srovė padidės tiek, kad šviesos diodas perdegs. Taip yra todėl, kad jis stengiasi išlaikyti 3 V įtampą, o šaltinis bando išjungti 5 V. Prasideda mirtina kova. Jei maitinimas silpnas, o šviesos diodui pavyksta nuleisti jo įtampą iki norimos, jis išliks, bet jei ne, maitinimas laimės kovą, o šviesos diodas perdegs. Kad išvengtumėte problemų, turite stabilizuoti šviesos diodo srovę. Paprasčiausias srovės stabilizatorius yra rezistorius. Mes įjungiame rezistorių nuosekliai su šviesos diodu, rezistorius susilpnina maitinimo šaltinį, stabilizuodamas srovę. Jungiant didelius ir galingus šviesos diodus, vietoj rezistorių jau naudojamos specialios srovės. Rezistorius turi mokėti apskaičiuoti.

LED rezistorių skaičiavimas

Apskaičiuojant rezistorių nėra nieko sudėtingo. Iš formulių mums reikia tik Omo dėsnio: srovės stiprumas grandinės atkarpoje yra tiesiogiai proporcingas įtampai ir atvirkščiai proporcingas šios grandinės atkarpos elektrinei varžai.

Norėdami apskaičiuoti šviesos diodo rezistoriaus varžą ( R) reikia žinoti: maitinimo įtampa ( Upit), įtampos kritimas per šviesos diodą ( Usv) ir šviesos diodo reikalaujama srovė ( aš).

Formulė labai paprasta: R \u003d (Upit - Usv) / I

Kad būtų lengviau apskaičiuoti, naudojami keli „standartiniai“ parametrai:

Upit = 5 V, Usv \u003d 3 V, I = 25 mA = 0,025 A

R \u003d 5 - 3 / 0,025 \u003d 80 omų

Artimiausia standartinė rezistoriaus vertė yra 100 omų.

Tačiau kadangi dažnai tenka susidurti su šviesos diodais, kurių tikslūs parametrai nežinomi, mano asmeninė rekomendacija yra neįtraukti įtampos kritimo į formulę. Taigi gauname universalią formulę, kaip apskaičiuoti bet kurio šviesos diodo rezistorių, tuo pačiu ribojant srovę su marža ir nedaug prarandant ryškumą. Tačiau jei statote šviestuvą ir jums svarbu pasiekti maksimalų LED šviesumą, naudokite visą aukščiau pateiktą formulę. Taigi, pagal mano supaprastintą formulę, skaičiavimas bus toks:

R = 5 / 0,025 = 200 omų

Artimiausia standartinė rezistoriaus vertė yra 220 omų. Jos pagalba susijungsime. Rezistorius turėtų būti įtrauktas į grandinę tarp teigiamo šaltinio poliaus ir šviesos diodo anodo.

Dabar jūs žinote, kaip teisingai prijungti vieną šviesos diodą. Bet ką daryti. kai prie vieno maitinimo šaltinio reikia prijungti kelis šviesos diodus?

Kelių šviesos diodų prijungimas

Prijungiant vieną šviesos diodą nėra nieko sudėtingo. Mes ką tik tai aptarėme šiek tiek aukščiau. Bet ką daryti, jei vieno LED neužtenka? Pavyzdžiui, norime prijungti 15 šviesos diodų iš 12 V maitinimo šaltinio. Skaičiavimams paimsime standartinius LED parametrus. Dėl tolimesnių samprotavimų teks dar kartą supurtyti seną Ohm ir prisiminti, kad jungiant nuosekliai įtampa didėja (šiuo atveju kalbame apie įtampos kritimą kiekviename LED), o srovės stiprumas išlieka nepakitęs. Lygiagrečiai yra priešingai. Dabar apsvarstykite įvairias šviesos diodų prijungimo galimybes.

serijinis ryšys

Lengviausias būdas. Visus šviesos diodus vieną po kito sujungiame girlianda. Pirmojo katodas į anodą ir kt. Lygiagrečiai sujungtų šviesos diodų reikalinga srovė nepriklauso nuo šviesos diodų skaičiaus ir yra 25 mA. Taip pat turite atsižvelgti į įtampos kritimą kiekviename LED. Smalsus skaitytojas, draugiškas matematikai, dabar turėtų suklusti. Įtampos kritimas apskaičiuojamas kaip visų šviesos diodų įtampos kritimų suma. Taip, ir reikia palikti rezervą. Atsargų reikėtų palikti dėl to, kad šviesos diodai nėra tobuli. Įtampos kritimas labai skiriasi net naudojant to paties gamintojo ir tos pačios partijos šviesos diodus. Kritimas priklauso nuo temperatūros ir netgi didėja senstant LED. Mūsų kritimas bus 15 * 3 = 45 V. Ir šaltinis yra tik 12 voltų. Ši parinktis išjungta. Galime sau leisti nuosekliai sujungti tik 12/4 = 4 šviesos diodus. Su lygiagrečiai tik 3 šviesos diodų parašte. Dabar galite prijungti srovę ribojantį rezistorių prieš trijų šviesos diodų grandinę 480 omų (R = 12/0,025 = 480) ir džiaukis. Visi trys šviesos diodai dabar gauna 25 mA. Tačiau šviesos diodų netobulumas reiškia, kad galime susidurti su pavyzdžiu, kurio vardinė srovė yra tik 20 mA. Arba šiek tiek mažiau. Arba šiek tiek daugiau. Nesvarbu. Svarbu tai, kad mūsų apskaičiuotas 25 mA bus per didelis. Toks šviesos diodas pradės įkaisti ir sudegs anksčiau nei kiti. Jis nustos perduoti srovę per save. Tada visi kiti šviesos diodai taip pat išsijungs. Serijinis ryšys nėra pakankamai patikima schema. Vienas perdegęs šviesos diodas sutrikdo visą grandinę.

Privalumai: paprasta ir pigi grandinė, mažos srovės sąnaudos.
Trūkumai: aukštos įtampos maitinimo šaltinio poreikis, itin mažas grandinės patikimumas.

Taigi, mums pavyko nuosekliai sujungti tik 3 šviesos diodus. Bet ką daryti, jei norite sujungti visus 15?

Lygiagretus šviesos diodų prijungimas

Čia mes turime priešingai. Srovės stiprumas turi būti padaugintas iš šviesos diodų skaičiaus, o įtampos kritimas turi būti skaičiuojamas tik 1 kartą.
Dabartinis stiprumas: I \u003d 0,025 * 15 \u003d 0,375 A
Mums reikės maitinimo šaltinio, galinčio tiekti maksimalią 0,375 A srovę. Suapvalinta iki 0,35 (atminkite, kad geriau „pripildyti“?). Mes taip pat tinkame įtampai: 12 - 2 = 10. Ji lieka su didele atsarga.

Smalsus skaitytojas, suklupęs pora pastraipų anksčiau, gali sušukti: „Palauk! Tai kam mums reikia 12 voltų, kai galime apsieiti ir su penkiais? "Gali!" - atsakysime jam. Tačiau neskubėkite daryti išvadų, tai dar ne pabaiga.

Nusprendėme, kad šviesos diodai bus sujungti lygiagrečiai. Būtina apriboti srovę grandinėje. Tarkime, neturime specialaus vairuotojo. Paimkime rezistorių. Apskaičiuojame reikiamą pasipriešinimą pagal seniai žinomą formulę: 12 V * 0,35 A = 4,2 omo. Sujunkite jį tarp maitinimo šaltinio ir šviesos diodų anodų:

Atrodytų, tai ir viskas. Bet yra problema:

NEDARYK TO!!!

Kaip minėta pirmiau, šviesos diodai nebūtinai turi charakteristikas, kurias deklaruoja gamintojas. Visada yra plitimas. Taigi mes nustatome srovę iki 0,35 ampero ir žiūrime į šviečiančią šviesos diodų liniją. Tačiau jiems visiems reikia skirtingos srovės. Vienas, kaip ir tikėjomės, 25mA, kitas - 20mA, trečias 21mA, bet ten buvo visiškai kreivas LED, jam reikia tik 15 mA. O pro jį pravažiuojame 25 – beveik 2 kartus daugiau. LED įkaista ir greitai perdega. Linija tapo 1 LED mažiau. Dabar mums reikia 35 mA, kad maitintume likusius šviesos diodus. Kol kas atrodo ne itin prastai. Mes apribojome srovę su marža. Mes esame puikūs. Bet kitas LED sugedo. Liko 13. Dabar visa mūsų srovė padalinta ne į 15, o į 13 šviesos diodų. Kiekvienas iš jų sudaro 26 mA. Dabar absoliučiai visi šviesos diodai veikia padidinta srove. Kitas labai greitai perkais. Atkakliausi jau gaus po 29mA – 116% nominalios vertės. Vos 2 perdegę šviesos diodai pradėjo grandininę reakciją. Netrukus visa linija išdegs, o jūs vis tiek nesuprasite kodėl (na, arba suprasite, mes ką tik viską sutvarkėme). Tiesą sakant, atsikratyti tokio liūdno scenarijaus lengva. Kiekvienam šviesos diodui būtina tiekti savo srovės ribojimo rezistorių. 25 mA srovei ir 12 V įtampai reikalingas 480 omų rezistorius. Tai neišgelbės jūsų nuo „kreivų“ šviesos diodų problemos, tačiau jų perdegimas niekaip nepaveiks likusio.

Privalumai: didžiausias patikimumas.
Trūkumai: didelis srovės suvartojimas, didelė grandinės kaina.

Idealiai tinka lygiagretus šviesos diodų prijungimas. Visada stenkitės jungti šviesos diodus lygiagrečiai ir apriboti kiekvieno šviesos diodo srovę atskirai su savo rezistoriumi. Jei naudojate LED tvarkykles (), tada kiekvienam LED turi būti prijungtas prie savo tvarkyklės. Štai kodėl lygiagrečios grandinės su daugybe šviesos diodų tampa per brangios. Tiesą sakant, jūs turite eiti į kompromisus ir sujungti šviesos diodus grandinėse.

Kombinuotas būdas prijungti šviesos diodus

Taigi. Sujungkime savo 15 šviesos diodų kombinuotu būdu. Prisiminkite nuoseklaus ryšio skaičiavimą. Ten išsiaiškinome, kad nuo 12 voltų galime saugiai maitinti 3 šviesos diodus. Kiekvienam iš 3 šviesos diodų reikės 480 omų rezistoriaus. Tai bus mūsų grandinėlė – 3 šviesos diodai ir rezistorius. Dabar lygiagrečiai sujungsime 5 tokias grandines. Kai prijungiama lygiagrečiai, maitinimo įtampa išlieka nepakitusi, o kiekvienos eilutės srovė dauginama iš stygų skaičiaus. Pasirodo, jums reikia 12 V šaltinio ir 5 * 0,025 = 0,125 A. Kaip matote, šis ryšio būdas labai taupo srovę.

Privalumai: mažas srovės suvartojimas su dideliu LED tankiu, kiekviena eilutė nepriklauso nuo savo kaimynų dėl savo srovę ribojančio rezistoriaus.
Trūkumai: grandinės viduje susiduriame su tomis pačiomis problemomis kaip ir su įprastu lygiagrečiu ryšiu. Jei grandinėje yra „lenktų“ šviesos diodų, ji suges anksčiau nei kiti.

Kombinuotas šviesos diodų prijungimas. 3 grandinės po 3 LED.

išvadas

Jungiant šviesos diodus prie maitinimo šaltinio, pageidautina naudoti lygiagrečią jungtį, tiekiant kiekvieną šviesos diodą atskiru reguliatoriumi. Jungiant daug šviesos diodų, siekiant sumažinti statybos sąnaudas, galima derinti serijinius ir lygiagrečius šviesos diodų jungimo būdus, kad būtų pasiektas optimalus rezultatas.