Ние захранваме мощни светодиоди от 3,7 волта. Характеристики на светодиоди за фенерчета

Към днешна дата има стотици разновидности на светодиоди, които се различават по външен вид, цвят на светене и електрически параметри. Но всички те са обединени от общ принцип на работа, което означава, че веригите за свързване към електрическа верига също се основават на основни принципи. Достатъчно е да разберете как да свържете един светодиоден индикатор, за да научите как да съставяте и изчислявате всякакви вериги.

LED pinout

Преди да продължите да разглеждате въпроса за правилното свързване на светодиода, трябва да научите как да определите неговата полярност. Най-често индикаторните светодиоди имат два изхода: анод и катод. Много по-рядко в кутия с диаметър 5 мм има екземпляри, които имат 3 или 4 извода за свързване. Но също така е лесно да разберете тяхното pinout.

SMD светодиодите могат да имат 4 изхода (2 анода и 2 катода), което се дължи на технологията на тяхното производство. Третият и четвъртият извод могат да бъдат електрически неизползвани, но използвани като допълнителен радиатор. Показаното pinout не е стандартно. За да изчислите полярността, по-добре е първо да погледнете листа с данни и след това да потвърдите това, което виждате с мултицет. Можете визуално да определите полярността на SMD светодиод с два проводника чрез разрязване. Разрезът (ключ) в един от ъглите на корпуса винаги е разположен по-близо до катода (минус).

Най-простата схема на свързване на LED

Няма нищо по-лесно от свързването на светодиод към източник на постоянно напрежение с ниско напрежение. Това може да бъде батерия, акумулаторна батерия или захранване с ниска мощност. По-добре е напрежението да е най-малко 5 V и не повече от 24 V. Такава връзка ще бъде безопасна и за нейното изпълнение ще ви е необходим само 1 допълнителен елемент - резистор с ниска мощност. Неговата задача е да ограничи тока, протичащ през p-n прехода, на ниво не по-високо от номиналната стойност. За да направите това, резисторът винаги се монтира последователно с излъчващия диод.

Винаги спазвайте полярността, когато свързвате светодиод към източник на постоянно напрежение (ток).

Ако резисторът е изключен от веригата, токът във веригата ще бъде ограничен само от вътрешното съпротивление на източника на ЕМП, което е много малко. Резултатът от такава връзка ще бъде моментална повреда на излъчващия кристал.

Изчисляване на ограничаващ резистор

Разглеждайки характеристиката ток-напрежение на светодиода, става ясно колко е важно да не правите грешка при изчисляването на ограничителния резистор. Дори малко увеличение на номиналния ток ще доведе до прегряване на кристала и в резултат на това до намаляване на експлоатационния живот. Изборът на резистор се извършва според два параметъра: съпротивление и мощност. Съпротивлението се изчислява по формулата:

U – захранващо напрежение, V;
U LED - пряк спад на напрежението върху светодиода (паспортна стойност), V;
I - номинален ток (паспортна стойност), A.

Полученият резултат трябва да се закръгли до най-близката стойност от серията E24 нагоре и след това да се изчисли мощността, която резисторът ще трябва да разсее:

R е съпротивлението на приетия за монтаж резистор, Ohm.

По-подробна информация за изчисленията с практически примери можете да намерите в статията. А тези, които не искат да се потопят в нюансите, могат бързо да изчислят параметрите на резистора с помощта на онлайн калкулатор.

Включване на светодиодите от захранването

Говорим за захранващи устройства (PSU), работещи на 220 V AC.Но дори те могат да се различават значително един от друг по изходни параметри. Не може да бъде:

източници на променливо напрежение, вътре в които има само понижаващ трансформатор;
нестабилизирани източници на постоянно напрежение (PSV);
стабилизирани PPI;
стабилизирани източници на постоянен ток (LED драйвери).

Можете да свържете светодиод към всеки от тях, като допълните веригата с необходимите радио елементи. Най-често като захранване се използват стабилизирани PSI 5 V или 12 V. Този тип PSU предполага, че при възможни колебания в мрежовото напрежение, както и при промени в тока на натоварване в даден диапазон, изходното напрежение няма промяна. Това предимство ви позволява да свържете светодиоди към захранването, като използвате само резистори. И точно този принцип на свързване е реализиран в схеми с индикаторни светодиоди.
Мощните светодиоди трябва да бъдат свързани чрез токов стабилизатор (драйвер). Въпреки техните повече висока цена, това е единственият начин да се гарантира стабилна яркост и дълготрайна работа, както и да се предотврати преждевременната смяна на скъп светоизлъчващ елемент. Такава връзка не изисква допълнителен резистор и светодиодът се свързва директно към изхода на драйвера, при условие:

I шофьор - ток на водача по паспорт, А;
I LED - номинален ток на светодиода, A.

Ако условието не е изпълнено, свързаният светодиод ще изгори поради свръхток.

Серийна връзка

Не е трудно да се сглоби работеща верига на един светодиод. Друго нещо е, когато има няколко от тях. Как да свържете правилно 2, 3 ... N светодиода? За да направите това, трябва да се научите как да изчислявате по-сложни схеми за превключване. Верижната верига е верига от няколко светодиода, в която катодът на първия светодиод е свързан към анода на втория, катодът на втория към анода на третия и т.н. През всички елементи на веригата протича ток със същата величина:

И спадовете на напрежението са обобщени:

Въз основа на това можем да направим следните изводи:

препоръчително е да комбинирате в последователна верига само светодиоди със същия работен ток;
ако един светодиод не успее, веригата ще се отвори;
Броят на светодиодите е ограничен от захранващото напрежение.

Паралелна връзка

Ако е необходимо да запалите няколко светодиода от захранващ блок с напрежение, например 5 V, тогава те ще трябва да бъдат свързани паралелно. В този случай, последователно с всеки светодиод, трябва да поставите резистор. Формулите за изчисляване на токове и напрежения ще приемат следната форма:

По този начин сумата от токовете във всеки клон не трябва да надвишава максимално допустимия ток на PSU. При паралелно свързване на същия тип светодиоди е достатъчно да се изчислят параметрите на един резистор, а останалите ще бъдат със същата стойност.

Всички правила за серийно и паралелно свързване, илюстративни примери, както и информация как да не включвате светодиоди можете да намерите в.

смесено включване

След като се справихме със схемите за серийно и паралелно свързване, е време да комбинираме. Една от опциите за комбинирано свързване на светодиоди е показана на фигурата.

Между другото, така е подредена всяка LED лента.

Включване в мрежата за променлив ток

Свързването на светодиоди от PSU не винаги е препоръчително. Особено, когато става въпрос за необходимост от подсветка на превключвателя или индикатор за наличие на напрежение в разклонителя. За такива цели ще бъде достатъчно да съберете един от простите. Например схема с токоограничаващ резистор и токоизправителен диод, който предпазва светодиода от обратно напрежение. Съпротивлението и мощността на резистора се изчисляват с помощта на опростена формула, като се пренебрегва спадът на напрежението върху светодиода и диода, тъй като той е с 2 порядъка по-малък от мрежовото напрежение:

Поради високата мощност на разсейване (2-5 W), резисторът често се заменя с неполярен кондензатор. Работейки на променлив ток, той някак "гаси" излишното напрежение и почти не се нагрява.

Свързване на мигащи и многоцветни светодиоди

Външно мигащите светодиоди не се различават от конвенционалните колеги и могат да мигат в един, два или три цвята според алгоритъма, определен от производителя. Вътрешната разлика се състои в наличието на друг субстрат под корпуса, върху който е разположен интегрираният генератор на импулси. Номиналният работен ток като правило не надвишава 20 mA, а спадът на напрежението може да варира от 3 до 14 V. Следователно, преди да свържете мигащ светодиод, трябва да се запознаете с неговите характеристики. Ако те не са там, тогава можете да разберете параметрите експериментално, като свържете към регулируемо захранване 5-15 V чрез резистор 51-100 Ohm.

В случая на многоцветния има 3 независими кристала от зелено, червено и синьо. Следователно, когато се изчисляват стойностите на резистора, трябва да се помни, че всеки цвят на блясъка съответства на собствения си спад на напрежението.

Още веднъж за три важни точки

Правият номинален ток е основният параметър на всеки светодиод. Подценявайки го, ние губим яркост, а надценявайки го, рязко намаляваме експлоатационния живот. Следователно, най-добрият източник на захранване е LED драйвер, когато е свързан към който постоянен ток с желаното количество винаги ще тече през LED.
Напрежението, дадено в листа с данни на светодиода, не е решаващо и само показва колко волта ще паднат при p-n прехода, когато протича номиналният ток. Стойността му трябва да се знае, за да се изчисли правилно съпротивлението на резистора, ако светодиодът се захранва от конвенционален PSU.
За свързване на светодиоди с висока мощност е важно не само надеждно захранване, но и висококачествена охладителна система. Инсталирането на светодиоди с консумация на енергия над 0,5 W на радиатор ще гарантира тяхната стабилна и дългосрочна работа.

Прочетете също

Светодиодът е диод, който свети, когато през него протича ток. На английски светодиодът се нарича светодиод, излъчващ светлина, или LED.

Цветът на светодиода зависи от добавките, добавени към полупроводника. Така например примесите от алуминий, хелий, индий, фосфор предизвикват блясък от червено до жълто. Индий, галий, азот кара светодиода да свети от синьо до зелено. Когато се добави фосфор към син светещ кристал, светодиодът ще свети бяло. В момента индустрията произвежда светещи светодиоди от всички цветове на дъгата, но цветът не зависи от цвета на корпуса на светодиода, а от химическите добавки в неговия кристал. LED от всякакъв цвят може да има прозрачно тяло.

Първият светодиод е направен през 1962 г. в университета на Илинойс. В началото на 90-те години се появиха ярки светодиоди, а малко по-късно и супер ярки.
Предимството на светодиодите пред крушките с нажежаема жичка е неоспоримо, а именно:

* Ниска консумация на енергия - 10 пъти по-ефективна от електрическите крушки
* Дълъг експлоатационен живот - до 11 години непрекъсната работа
* Висок ресурс на издръжливост - не се страхува от вибрации и удари
* Голямо разнообразие от цветове
* Възможност за работа при ниски напрежения
* Екологична и пожарна безопасност - без светодиоди токсични вещества. Светодиодите не се нагряват, което предотвратява пожари.

LED маркировка

Ориз. един.Дизайнът на индикаторни 5 мм светодиоди

В рефлектора е поставен LED кристал. Този рефлектор задава началния ъгъл на разсейване.
След това светлината преминава през корпуса от епоксидна смола. Стига до обектива – и след това започва да се разпръсква настрани под ъгъл в зависимост от конструкцията на обектива, на практика – от 5 до 160 градуса.

Излъчващите светодиоди могат да бъдат разделени на две големи групи: светодиоди с видимо лъчение и инфрачервени (IR) светодиоди. Първите се използват като индикатори и източници на осветление, вторите - в устройства за дистанционно управление, IR приемо-предаватели и сензори.
Светодиодите са маркирани с цветен код (Таблица 1). Първо трябва да определите вида на светодиода според дизайна на неговия корпус (фиг. 1) и след това да го изясните чрез цветна маркировка според таблицата.

Ориз. 2.Видове LED корпуси

LED цветове

Светодиодите се предлагат в почти всички цветове: червено, оранжево, жълто, жълто, зелено, синьо и бяло. Синьо-белият светодиод е малко по-скъп от другите цветове.
Цветът на светодиодите се определя от вида на полупроводниковия материал, от който са направени, а не от цвета на пластмасата в корпуса им. Светодиодите от всякакъв цвят идват в безцветен корпус, в който случай цветът може да бъде разпознат само чрез включване ...

Маса 1. LED маркировка

Многоцветни светодиоди

Многоцветният светодиод е подреден просто, като правило е червено и зелено, комбинирани в един корпус с три крака. Чрез промяна на яркостта или броя на импулсите на всеки от кристалите можете да постигнете различни цветове на блясък.

Светодиодите са свързани към източник на ток, анод към плюс, катод към минус. Минусът (катодът) на светодиода обикновено е маркиран с малък изрез или по-къс кабел, но има изключения, така че е по-добре да се изясни даден фактв технически спецификацииспецифичен светодиод.

При отсъствието на тези знаци полярността може да се определи и емпирично чрез краткотрайно свързване на светодиода към захранващото напрежение през съответния резистор. Това обаче не е най-добрият начин за определяне на полярността. Освен това, за да се избегне термично разрушаване на светодиода или рязко намаляване на експлоатационния му живот, е невъзможно да се определи полярността чрез „метода на мушкане“ без резистор за ограничаване на тока. За бързо тестване, резистор с номинално съпротивление от 1kΩ е подходящ за повечето светодиоди, ако напрежението е 12V или по-малко.

Веднага трябва да предупредите: не трябва да насочвате LED лъча директно в окото си (както и в окото на приятел) от близко разстояние, което може да увреди зрението ви.

Захранващо напрежение

Двете основни характеристики на светодиодите са спад на напрежението и ток. Обикновено светодиодите се оценяват на 20 mA, но има изключения, например светодиодите с четири чипа обикновено се оценяват на 80 mA, тъй като един LED пакет съдържа четири полупроводникови кристала, всеки от които консумира 20 mA. За всеки светодиод има допустими стойности на захранващото напрежение Umax и Umaxrev (съответно за директно и обратно превключване). Когато се прилагат напрежения над тези стойности, възниква електрическа повреда, в резултат на което светодиодът излиза от строя. Има и минимална стойност на захранващото напрежение Umin, при която светодиодът свети. Диапазонът на захранващите напрежения между Umin и Umax се нарича "работна" зона, тъй като това е мястото, където се осигурява работата на светодиода.

Захранващо напрежение - параметърът за светодиода не е приложим. Светодиодите нямат тази характеристика, така че не можете да свържете светодиодите директно към източник на захранване. Основното е, че напрежението, от което (чрез резистор) се захранва светодиодът, трябва да бъде по-високо от прякото падане на напрежението на светодиода (директният спад на напрежението е посочен в характеристиката вместо захранващото напрежение и за конвенционалните индикаторни светодиоди той варира от 1,8 до 3,6 волта средно).
Напрежението, посочено на опаковката на светодиодите, не е захранващото напрежение. Това е спадът на напрежението на светодиода. Тази стойност е необходима за изчисляване на оставащото напрежение, което „не е паднало“ на светодиода, което участва във формулата за изчисляване на съпротивлението на резистора за ограничаване на тока, тъй като именно то трябва да се регулира.
Промяната на захранващото напрежение само с една десета от волта при условен светодиод (от 1,9 на 2 волта) ще доведе до петдесет процента увеличение на тока, протичащ през светодиода (от 20 на 30 милиампера).

За всеки екземпляр на светодиод с една и съща номинална мощност подходящото за него напрежение може да е различно. Включвайки паралелно няколко светодиода със същата мощност и свързвайки ги към напрежение от например 2 волта, рискуваме бързо да изгорим някои копия и да осветим други поради разпространението на характеристиките. Следователно, когато свързвате светодиода, е необходимо да наблюдавате не напрежението, а тока.

Размерът на тока за светодиода е основният параметър и като правило е 10 или 20 милиампера. Няма значение какво е напрежението. Основното е, че токът, протичащ в светодиодната верига, съответства на номиналния ток за светодиода. А токът се регулира от последователно свързан резистор, чиято стойност се изчислява по формулата:

Р
Упите захранващото напрежение във волтове.
Надолу- директен спад на напрежението върху светодиода във волтове (посочен в спецификациите и обикновено е в района на 2 волта). Когато няколко светодиода се включат последователно, величините на падовете на напрежението се сумират.
аз- максималният постоянен ток на светодиода в ампери (посочен в характеристиките и обикновено е 10 или 20 милиампера, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). Когато няколко светодиода са свързани последователно, предният ток не се увеличава.
0,75 е факторът за надеждност на светодиода.

Също така не трябва да забравяте за мощността на резистора. Можете да изчислите мощността по формулата:

Пе мощността на резистора във ватове.
Упит- ефективно (ефективно, средноквадратично) напрежение на източника на захранване във волтове.
Надолу- директен спад на напрежението върху светодиода във волтове (посочен в спецификациите и обикновено е в района на 2 волта). Когато няколко светодиода се включат последователно, величините на падовете на напрежението се сумират. .
Ре съпротивлението на резистора в ома.

Изчисляване на резистора за ограничаване на тока и неговата мощност за един светодиод

Типични характеристики на светодиодите

Типични параметри на белия индикаторен светодиод: ток 20 mA, напрежение 3,2 V. Така мощността му е 0,06 W.

Също така посочените светодиоди с ниска мощност са повърхностен монтаж - SMD. Осветяват бутоните на мобилния ви телефон, екрана на монитора ви, ако е с LED подсветка се използват за направата на декоративни led лентасамозалепващи се и много други. Има два най-често срещани вида: SMD 3528 и SMD 5050. Първият съдържа същия кристал като индикаторните светодиоди с проводници, т.е. мощността му е 0,06 W. Но вторият - три такива кристала, така че вече не може да се нарече LED - това е LED монтаж. Обичайно е да се наричат светодиоди SMD 5050, но това не е напълно правилно. Това са сглобки. Общата им мощност съответно е 0,2 вата.
Работното напрежение на светодиода зависи от полупроводниковия материал, от който е направен, съответно има връзка между цвета на светодиода и работното му напрежение.

LED таблица за падане на напрежението в зависимост от цвета

По величината на спада на напрежението при тестване на светодиодите с мултицет можете да определите приблизителния цвят на светенето на светодиода според таблицата.

Серийно и паралелно превключване на светодиоди

При последователно свързване на светодиоди съпротивлението на ограничителния резистор се изчислява по същия начин, както при един светодиод, само паданията на напрежението на всички светодиоди се сумират по формулата:

При последователно свързване на светодиоди е важно да знаете, че всички светодиоди, използвани в гирлянда, трябва да бъдат от една и съща марка. Това твърдение не трябва да се приема като правило, а като закон.

За да разберете какъв е максималният брой светодиоди, които могат да се използват в гирлянд, трябва да използвате формулата

* Nmax - максимално допустимият брой светодиоди в гирлянд
* Upit - напрежението на източника на захранване, като например батерия или акумулатор. Във волтове.
* Upr - Директно напрежение на светодиода, взето от неговите паспортни характеристики (обикновено в диапазона от 2 до 4 волта). Във волтове.
* Тъй като температурата се променя и светодиодът старее, Upr може да се увеличи. коеф. 1.5 дава марж за такъв случай.

В това преброяване "N" може да бъде дроб, като например 5,8. Естествено, няма да можете да използвате 5,8 светодиода, следователно дробната част от числото трябва да се изхвърли, оставяйки само цяло число, тоест 5.

Ограничителният резистор за последователно свързване на светодиоди се изчислява по същия начин, както при единична връзка. Но във формулите се добавя още една променлива „N“ - броят на светодиодите в гирлянда. Много е важно броят на светодиодите в гирлянда да бъде по-малък или равен на “Nmax” - максимално допустимия брой светодиоди. Като цяло трябва да бъде изпълнено следното условие: N =

Всички други изчисления се извършват по същия начин като изчисляването на резистор, когато светодиодът е включен сам.

Ако захранващото напрежение не е достатъчно дори за два последователно свързани светодиода, тогава всеки светодиод трябва да има собствен ограничителен резистор.

Паралелното свързване на светодиоди с общ резистор е лоша идея. Като правило, светодиодите имат разнообразие от параметри, изискват малко по-различно напрежение, което прави такава връзка практически неработеща. Един от диодите ще свети по-ярко и ще поема повече ток, докато не излезе от строя. Такава връзка значително ускорява естествената деградация на LED кристала. Ако светодиодите са свързани паралелно, всеки светодиод трябва да има собствен ограничителен резистор.

Серийното свързване на светодиоди също е за предпочитане от гледна точка на икономичната консумация на източника на захранване: цялата последователна верига консумира точно толкова ток, колкото един светодиод. И когато са свързани паралелно, токът е толкова пъти по-голям от това колко паралелни светодиода имаме.

Изчисляването на ограничителния резистор за последователно свързани светодиоди е толкова просто, колкото и за единичен. Просто сумираме напрежението на всички светодиоди, изваждаме получената сума от захранващото напрежение (това ще бъде спадът на напрежението през резистора) и разделяме на тока на светодиодите (обикновено 15 - 20 mA).

И ако имаме много светодиоди, няколко десетки, и източникът на захранване не ни позволява да ги свържем всички последователно (няма достатъчно напрежение)? След това определяме, въз основа на напрежението на източника на захранване, колко светодиода можем да свържем последователно. Например за 12 волта това са 5 двуволтови светодиода. Защо не 6? Но в края на краищата нещо трябва да падне и върху ограничителния резистор. Ето останалите 2 волта (12 - 5x2) и ги вземете за изчисление. За ток от 15 mA съпротивлението ще бъде 2/0,015 = 133 ома. Най-близкият стандарт е 150 ома. Но такива вериги от пет светодиода и резистор всяка, вече можем да свържем колкото си искаме.Този метод се нарича паралелно-серийна връзка.

Ако има светодиоди от различни марки, тогава ги комбинираме по такъв начин, че всеки клон да има светодиоди само от ЕДИН тип (или с еднакъв работен ток). В този случай не е необходимо да се спазва същото напрежение, тъй като ние изчисляваме собственото си съпротивление за всеки клон.

След това помислете за стабилизирана верига за превключване на светодиоди. Нека се докоснем до производството на токов стабилизатор. Има чип KR142EN12 (чужд аналог на LM317), който ви позволява да изградите много прост стабилизатор на ток. За да свържете светодиода (вижте фигурата), стойността на съпротивлението се изчислява R = 1,2 / I (1,2 - спад на напрежението не стабилизатор) Тоест, при ток от 20 mA, R = 1,2 / 0,02 = 60 Ohm. Стабилизаторите са проектирани за максимално напрежение от 35 волта. По-добре не ги напрягайте така и подавайте максимум 20 волта. С това включване, например, бял светодиод от 3,3 волта, е възможно да се подава напрежение към стабилизатора от 4,5 до 20 волта, докато токът на светодиода ще съответства на постоянна стойност от 20 mA. При напрежение 20V откриваме, че 5 бели светодиода могат да бъдат свързани последователно към такъв стабилизатор, без да се притеснявате за напрежението на всеки от тях, токът във веригата ще тече 20mA (излишното напрежение ще бъде изгасено на стабилизатора ).

важно! В устройство с голям брой светодиоди протича голям ток. Строго е забранено свързването на такова устройство към включено захранване. В този случай в точката на свързване възниква искра, което води до появата на голям токов импулс във веригата. Този импулс дезактивира светодиодите (особено сините и белите). Ако светодиодите работят в динамичен режим (постоянно включени, изключени и мигащи) и този режим се основава на използването на реле, тогава трябва да се изключат искри върху контактите на релето.

Всяка верига трябва да бъде сглобена от светодиоди със същите параметри и от същия производител.
Също така важно! Промяна на температурата околен святвлияе върху тока, протичащ през кристала. Поради това е желателно устройството да се произвежда така, че токът, протичащ през светодиода, да не е 20 mA, а 17-18 mA. Загубата на яркост ще бъде незначителна, но дълъг експлоатационен живот е гарантиран.

Как да захранвате светодиод от 220 V мрежа.

Изглежда, че всичко е просто: поставяме резистор последователно и това е всичко. Но трябва да запомните една важна характеристика на светодиода: максимално допустимото обратно напрежение. Повечето светодиоди имат около 20 волта. И когато го свържете към мрежата с обратна полярност (токът е променлив, половината период върви в една посока, а другата половина отива в обратната посока), към него ще бъде приложено пълното амплитудно напрежение на мрежата - 315 волта! Откъде идва такава цифра? 220 V е ефективното напрежение, докато амплитудата е в (корен от 2) \u003d 1,41 пъти повече.
Следователно, за да запазите светодиода, трябва да поставите диод последователно с него, който няма да позволи обратното напрежение да премине към него.

Друг вариант за свързване на светодиода към мрежата 220v:

Или поставете два светодиода един до друг.

Вариантът за захранване с гасителен резистор не е най-оптималният: на резистора ще се освободи значителна мощност. Наистина, ако приложим резистор 24 kΩ (максимален ток 13 mA), тогава разсейваната мощност върху него ще бъде около 3 вата. Можете да го намалите наполовина, като включите диода последователно (тогава топлината ще се отделя само по време на един полупериод). Диодът трябва да е за обратно напрежение поне 400 V. Когато включите два светодиода на брояча (има дори такива с два кристала в един корпус, обикновено с различни цветове, единият кристал е червен, другият е зелен), вие може да сложи два резистора по два вата, всеки с двойно по-малко съпротивление.
Ще направя резервация, че като използвате резистор с високо съпротивление (например 200 kOhm), можете да включите светодиода без защитен диод. Обратният пробивен ток ще бъде твърде нисък, за да причини разрушаване на кристала. Разбира се, яркостта е много малка, но например, за да осветите превключвателя в спалнята на тъмно, ще бъде напълно достатъчно.
Поради факта, че токът в мрежата е променлив, е възможно да се избегне ненужната загуба на електроенергия за отопление на въздуха с ограничителен резистор. Неговата роля може да играе кондензатор, който пропуска променлив ток, без да се нагрява. Защо това е така е отделен въпрос, който ще разгледаме по-късно. Сега трябва да знаем, че за да може кондензаторът да премине променлив ток, двата полупериода на мрежата задължително трябва да преминат през него. Но светодиодът провежда ток само в една посока. И така, поставяме обикновен диод (или втори светодиод) в противоположния паралел на светодиода и той ще пропусне втория полупериод.

Но сега сме изключили нашата верига от мрежата. На кондензатора остана известно напрежение (до пълната амплитуда, ако си спомняме, равна на 315 V). За да избегнем случаен токов удар, ще осигурим успоредно на кондензатора разряден резистор с висока стойност (така че при нормална работа през него да протича малък ток, който не го нагрява), който при изключване от мрежата , ще разреди кондензатора за части от секундата. И за защита от импулсен ток на зареждане, ние също поставяме резистор с ниско съпротивление. Той също така ще играе ролята на предпазител, незабавно изгарящ, ако кондензаторът случайно се повреди (нищо не трае вечно и това също се случва).

Кондензаторът трябва да бъде най-малко 400 волта или специален за вериги с променлив ток с напрежение най-малко 250 волта.
И ако искаме да направим LED крушка от няколко светодиода? Включваме ги всички последователно, идващият диод е достатъчен за един изобщо.

Диодът трябва да бъде проектиран за ток не по-малък от тока през светодиодите, обратно напрежение - не по-малко от сумата на напрежението върху светодиодите. Още по-добре вземете четен брой светодиоди и ги включете в анти-паралел.

На фигурата са нарисувани три светодиода във всяка верига, всъщност може да има повече от дузина от тях.
Как да изчислим кондензатор? От амплитудното напрежение на мрежата 315V изваждаме сумата от спада на напрежението върху светодиодите (например за три бели това е около 12 волта). Получаваме спад на напрежението в кондензатора Up \u003d 303 V. Капацитетът в микрофаради ще бъде равен на (4,45 * I) / Up, където I е необходимият ток през светодиодите в милиампери. В нашия случай, за 20 mA, капацитетът ще бъде (4,45 * 20) / 303 = 89/303 ~= 0,3 uF. Можете да поставите два кондензатора 0,15uF (150nF) паралелно.

Най-честите грешки при свързване на светодиоди

1. Свързване на светодиода директно към източник на захранване без ограничител на тока (резистор или специален драйверен чип). Обсъдено по-горе. Светодиодът бързо се проваля поради лошо контролирано количество ток.

2. Свързване на светодиоди, свързани паралелно към общ резистор. Първо, поради възможното разсейване на параметрите, светодиодите ще светят с различна яркост. Второ, и по-важно, ако един от светодиодите се повреди, токът на втория ще се удвои и той също може да изгори. В случай на използване на един резистор е по-целесъобразно да свържете светодиодите последователно. След това, когато изчисляваме резистора, оставяме тока същия (например 10 mA) и добавяме предния спад на напрежението на светодиодите (например 1,8 V + 2,1 V = 3,9 V).

3. Серийно включване на светодиоди, предназначени за различни токове. В този случай един от светодиодите ще се износи или ще свети слабо - в зависимост от текущата настройка на ограничителния резистор.

4. Монтиране на резистор с недостатъчно съпротивление. В резултат на това токът, протичащ през светодиода, е твърде голям. Тъй като част от енергията се превръща в топлина поради дефекти в кристалната решетка, тя става твърде много при големи токове. Кристалът прегрява, в резултат на което експлоатационният му живот значително намалява. При още по-голямо надценяване на тока, поради нагряването на областта на p-n прехода, вътрешният квантов добив намалява, яркостта на светодиода пада (това е особено забележимо за червените светодиоди) и кристалът започва да се разпада катастрофално.

5. Свързване на светодиода към електрическа мрежа (напр. 220V) без предприемане на мерки за ограничаване на обратното напрежение. Повечето светодиоди имат граница на обратното напрежение от около 2 волта, докато напрежението на обратния полупериод, когато светодиодът е изключен, създава спад на напрежението в него, равен на захранващото напрежение. Има много различни схеми, които изключват разрушителния ефект на обратното напрежение. Най-простият е обсъден по-горе.

6. Монтиране на резистор с недостатъчна мощност. В резултат на това резисторът се нагрява много и започва да топи изолацията на проводниците, които го докосват. След това боята изгаря върху него и накрая се срутва под въздействието на висока температура. Резисторът може безболезнено да разсее не повече от мощността, за която е проектиран.

Мигащи светодиоди

Мигащият светодиод (MSD) е светодиод с вграден интегриран генератор на импулси с честота на мигане 1,5-3 Hz.
Въпреки компактността, мигащият светодиод включва генератор на полупроводников чип и някои допълнителни елементи. Също така си струва да се отбележи, че мигащият светодиод е доста универсален - захранващото напрежение на такъв светодиод може да варира от 3 до 14 волта за високо напрежение и от 1,8 до 5 волта за екземпляри с ниско напрежение.

Отличителни качества на мигащия диод:

В някои варианти на мигащи светодиоди могат да бъдат вградени няколко (обикновено 3) разноцветни светодиода с различни интервали на мигане.
Използването на мигащи светодиоди е оправдано в компактни устройства, където има високи изисквания към размерите на радиоелементите и захранването - мигащите светодиоди са много икономични, тъй като електронната схема на MSD е направена на MOS структури. Мигащ светодиод може лесно да замени цяла функционална единица.

Условно графично обозначение на мигащия светодиод включен електрически схемине се различава от обозначението на конвенционален светодиод, с изключение на това, че линиите на стрелките са пунктирани и символизират мигащите свойства на светодиода.

Ако погледнете през прозрачния корпус на мигащия светодиод, ще забележите, че той структурно се състои от две части. На основата на катода (отрицателен извод) се поставя светодиоден диоден кристал.
Осцилаторният чип е разположен в основата на анодния терминал.
Чрез три златни джъмпера всички части на това комбинирано устройство са свързани.

Лесно е да различите MSD от конвенционалния LED по външен вид, разглеждайки тялото му на светлина. Вътре в MSD има два субстрата с приблизително еднакъв размер. На първия от тях има кристален светлоизлъчващ куб, изработен от сплав на редки земни елементи.
За увеличаване на светлинния поток, фокусиране и оформяне на диаграмата на излъчване се използва параболичен алуминиев рефлектор (2). В MSD той е малко по-малък в диаметър, отколкото в конвенционален светодиод, тъй като втората част на пакета е заета от субстрат с интегрална схема (3).
И двата субстрата са електрически свързани помежду си чрез два златни жични джъмпера (4). Корпусът на MSD (5) е изработен от матова светлоразсейваща пластмаса или прозрачна пластмаса.
Излъчвателят в MSD не е разположен на оста на симетрия на тялото, следователно, за да се осигури равномерно осветяване, най-често се използва монолитен цветен дифузен светлинен водач. Прозрачният корпус се среща само в МСД с големи диаметри с тясна диаграма на излъчване.

Осцилаторният чип се състои от високочестотен главен осцилатор - работи постоянно - честотата му, според различни оценки, варира около 100 kHz. Заедно с RF генератора работи делител на логически елементи, който разделя високата честота до стойност от 1,5-3 Hz. Използването на високочестотен генератор във връзка с честотен делител се дължи на факта, че внедряването на нискочестотен генератор изисква използването на кондензатор с голям капацитет за синхронизиращата верига.

За да се доведе високата честота до стойност от 1-3 Hz, се използват разделители на логически елементи, които лесно се поставят върху малка площ от полупроводниковия кристал.
В допълнение към главния RF осцилатор и делителя, върху полупроводниковата подложка са направени електронен ключ и защитен диод. За мигащи светодиоди, предназначени за захранващо напрежение от 3-12 волта, също е вграден ограничителен резистор. MSD с ниско напрежение нямат ограничителен резистор Необходим е защитен диод, за да се предотврати повреда на микросхемата при обръщане на захранването.

За надеждна и дългосрочна работа на високоволтовите МСД е желателно да се ограничи захранващото напрежение до 9 волта. С увеличаване на напрежението, разсейваната мощност на MSD се увеличава и, следователно, нагряването на полупроводниковия кристал. С течение на времето прекомерната топлина може да доведе до бързо разграждане на мигащия светодиод.

Можете безопасно да проверите изправността на мигащ светодиод с помощта на батерия от 4,5 волта и резистор 51 ома, свързан последователно със светодиода, с мощност най-малко 0,25 вата.

Здравето на IR диода може да се провери с помощта на камера на мобилен телефон.
Включваме камерата в режим на снимане, улавяме диода на устройството (например дистанционното управление), натискаме бутоните на дистанционното управление, работещият IR диод трябва да мига в този случай.

В заключение, трябва да обърнете внимание на въпроси като запояване и монтаж на светодиоди. Това също са много важни въпроси, които засягат тяхната жизнеспособност.
Светодиодите и микросхемите се страхуват от статично, неправилно свързване и прегряване, запояването на тези части трябва да бъде възможно най-бързо. Трябва да използвате поялник с ниска мощност с температура на върха не повече от 260 градуса и запояване за не повече от 3-5 секунди (препоръки на производителя). Няма да е излишно да използвате медицински пинсети при запояване. Светодиодът се взема с пинсети по-високо от тялото, което осигурява допълнително отвеждане на топлината от кристала по време на запояване.
Краката на светодиода трябва да бъдат огънати с малък радиус (за да не се счупят). Вследствие на сложните извивки, крачетата в основата на корпуса трябва да останат във фабричната позиция и да са успоредни, а не напрегнати (иначе ще се измори и кристалът ще падне от крачетата).

Наличието и сравнително ниските цени на супер ярките светодиоди (LED) позволяват използването им в различни аматьорски устройства. Начинаещите радиолюбители, които използват LED за първи път в дизайна си, често се чудят как да свържат LED към батерия? След като прочетете този материал, читателят ще научи как да запали светодиод от почти всяка батерия, какви схеми за свързване на светодиоди могат да се използват в конкретен случай, как да се изчислят елементите на веригата.

Какви батерии могат да бъдат свързани към светодиода?

По принцип можете просто да запалите светодиода от всяка батерия. Проектиран от радиолюбители и професионалисти електронни схемида им позволи да изпълнят успешно тази задача. Друго нещо е колко дълго веригата ще работи непрекъснато с конкретен светодиод (светодиоди) и конкретна батерия или батерии.

За да прецените това време, трябва да знаете, че една от основните характеристики на всяка батерия, дали химичен елементили батерия, е капацитетът. Капацитетът на батерията - C се изразява в амперчасове. Например, капацитетът на обикновените пръстови батерии AAA, в зависимост от вида и производителя, може да бъде от 0,5 до 2,5 амперчаса. От своя страна диодите, излъчващи светлина, се характеризират с работен ток, който може да бъде десетки и стотици милиампери. По този начин можете приблизително да изчислите колко дълго издържа батерията, като използвате формулата:

T= (C*U baht)/(U работно ръководство *I работно ръководство)

В тази формула числителят е работата, която батерията може да извърши, а знаменателят е мощността, консумирана от светодиода. Формулата не отчита ефективността на конкретна верига и факта, че е изключително проблематично да се използва напълно целият капацитет на батерията.

При проектирането на устройства, захранвани с батерии, те обикновено се опитват да гарантират, че текущата им консумация не надвишава 10 - 30% от капацитета на батерията. Водени от това съображение и горната формула, можете да прецените колко батерии с даден капацитет са необходими за захранване на конкретен светодиод.

Как да се свържете от 1,5 V AA батерия

За съжаление не съществува лесен начинзахранвайте светодиода от една AA батерия. Факт е, че работното напрежение на светодиодите обикновено надвишава 1,5 V. За тази стойност тази стойност е в диапазона от 3,2 - 3,4 V. Следователно, за да захранвате светодиода от една батерия, ще трябва да сглобите преобразувател на напрежение. По-долу е дадена диаграма на прост преобразувател на напрежение на два транзистора, с който можете да захранвате 1 - 2 супер ярки светодиода с работен ток от 20 милиампера.

Този преобразувател е блокиращ осцилатор, сглобен на транзистор VT2, трансформатор T1 и резистор R1. Блокиращият генератор генерира импулси на напрежение, които са няколко пъти по-високи от напрежението на източника на захранване. Диодът VD1 коригира тези импулси. Индуктор L1, кондензатори C2 и C3 са елементи на изглаждащия филтър.

Транзистор VT1, резистор R2 и ценеров диод VD2 са елементи на регулатор на напрежението. Когато напрежението на кондензатор C2 надвиши 3,3 V, ценеровият диод се отваря и се създава спад на напрежението на резистора R2. В същото време първият транзистор ще се отвори и заключи VT2, блокиращият генератор ще спре да работи. По този начин изходното напрежение на преобразувателя се стабилизира на ниво от 3,3 V.

Като VD1 е по-добре да използвате диоди на Шотки, които имат нисък спад на напрежението в отворено състояние.

Трансформатор T1 може да бъде навит на феритен пръстен от клас 2000NN. Диаметърът на пръстена може да бъде 7 - 15 мм. Като сърцевина можете да използвате пръстени от преобразуватели на енергоспестяващи крушки, филтърни бобини на компютърни захранвания и др. Намотките са направени от емайлиран проводник с диаметър 0,3 mm, 25 оборота всяка.

Тази схема може да бъде безболезнено опростена чрез премахване на стабилизиращите елементи. По принцип веригата може да направи без дросел и един от кондензаторите C2 или C3. Дори начинаещ радиолюбител може да сглоби опростена схема със собствените си ръце.

Веригата също е добра, защото ще работи непрекъснато, докато захранващото напрежение падне до 0,8 V.

Как да се свържете от 3V батерия

Можете да свържете суперярък светодиод към 3V батерия, без да използвате допълнителни части. Тъй като работното напрежение на светодиода е малко повече от 3 V, светодиодът няма да свети с пълна сила. Понякога дори може да бъде полезно. Например, използвайки светодиод с превключвател и 3 V дискова батерия (популярно наричана таблет), използвана в компютърните дънни платки, можете да направите малък ключодържател за фенерче. Такова миниатюрно фенерче може да бъде полезно в различни ситуации.

От такава батерия - 3 волта таблети можете да захранвате светодиода

Използвайки няколко батерии от 1,5 V и търговски или домашен преобразувател за захранване на един или повече светодиоди, можете да направите по-сериозен дизайн. Диаграма на един от тези преобразуватели (бустери) е показана на фигурата.

Бустерът, базиран на чипа LM3410 и няколко приставки, има следните характеристики:

входно напрежение 2.7 - 5.5 V.
максимален изходен ток до 2,4 A.
брой свързани светодиоди от 1 до 5.
честота на преобразуване от 0,8 до 1,6 MHz.

Изходният ток на преобразувателя може да се регулира чрез промяна на съпротивлението на измервателния резистор R1. Въпреки факта, че от техническата документация следва, че микросхемата е предназначена за свързване на 5 светодиода, всъщност към нея могат да бъдат свързани 6. Това се дължи на факта, че максималното изходно напрежение на чипа е 24 V. LM3410 също така позволява на светодиодите да светят (затъмняване). За тези цели се използва четвъртият изход на микросхемата (DIMM). Затъмняването може да се извърши чрез промяна на входния ток на този щифт.

Как да се свържете от 9V батерия Krona

"Krona" има относително малък капацитет и не е много подходящ за захранване на светодиоди с висока мощност. Максимален токтакава батерия не трябва да надвишава 30 - 40 mA. Следователно към него е по-добре да свържете 3 последователно свързани светодиода с работен ток 20 mA. Те, както и в случай на свързване към 3-волтова батерия, няма да светят с пълна сила, но от друга страна батерията ще издържи по-дълго.

Схема за захранване на батерията Krona

В един материал е трудно да се обхване цялото разнообразие от начини за свързване на светодиоди към батерии с различно напрежение и капацитет. Опитахме се да говорим за най-надеждните и прости дизайни. Надяваме се, че този материал ще бъде полезен както за начинаещи, така и за по-опитни радиолюбители.