Správná aktivace LED. Výpočet rezistoru pro LED, LED kalkulačky 3V

Poslední dobou si na internetu na různých počítačových fórech všímám lidí, kteří chtějí LEDky používat k moddingu, ale nemají k tomu dostatečné znalosti. Takoví lidé často místo užitečných rad poslouchají na stejných fórech argumenty různých amatérů, kteří tématu nerozumí, a i z té nejjednodušší otázky vznikají epické spory s filozofickým uvažováním. Většina informací z takových témat nejenže nepřinese žádný užitek, ale často může i škodit. Abychom odstranili všechny nejoblíbenější otázky a mylné představy, které se týkají pomocí LED v moddingu, rozhodl jsem se napsat tento krátký opus.

Co jsou to LED diody

V poslední době se hodně mluví o LED diodách, neustále se objevují zprávy o stále výkonnějších LED diodách, novém vývoji a nových produktech na bázi LED (za vzpomínku stojí například nové LCD monitory s LED podsvícením od Applu). Co je tedy LED? Světelná dioda je polovodičové zařízení, které vyzařuje světlo, když jím prochází elektrický proud. Existuje velké množství různých polovodičových materiálů, ze kterých se LED diody vyrábí, a vlastnosti LED (barva světla, jas světla atd.) závisí na chemickém složení těchto materiálů.

LED diod různých velikostí, barev a jasu

Použití LED v moddingu

LED diody to jsou jedny z prvních věcí, které se začaly používat v modding Koneckonců, koncem roku 1999 – začátkem roku 2000 první moddeři nahradili ve svých pouzdrech skladové LED nudných barev za jasnější LED zajímavých a neobvyklých barev. Kromě toho někteří moddeři nezávisle vyráběli LED ventilátory, LED pouzdra a další modovací doplňky. S příchodem optických myší v nich moddeři začali nahrazovat standardní LED diody a instalovat další. Nedá se však říci, že by se s příchodem sériových podsvícených ventilátorů stalo používání LED v moddingu historií, spíše se stalo klasikou jako zakulacené dráty (které se, jak každý ví, staly součástí metabolismu každého moddera) a řezání děr. Skutečně, moderní pouzdra již z výroby mají jasné LED diody v modré, bílé a dalších barvách, ale my chceme dělat věci jedinečné a personalizované, protože to je důvod, proč děláme modding, a vzhledem k současnému rozšíření levných a výkonných LED bychom neměli Používat je v moddingu je hřích =), proto se používají naplno: používají se k osvětlení skříní, klávesnic, ventilátorů, rytin, luminiscenčních barev a tak dále. LED se výborně uplatní tam, kde je potřeba lokální nebo kompaktní osvětlení, jasné nebo naopak tlumené, výborně se hodí pro osvětlení vodního chlazení apod.

Ventilátor s LED osvětlením

flexibilní LED pásek

Flexibilní LED lampa

LED diody při použití v moddingu mají následující výhody a nevýhody.

Výhody

• Světlé a bohaté barvy
• Spolehlivost (dlouhá životnost)
• Vysoká účinnost
• Prakticky žádné teplo
• Kompaktní velikost

Nedostatky

• Při nesprávném připojení se snadno spálí
• Daleko od plug-and-play, pokud jde o konektivitu

Typy LED diod

LED diody jsou rozděleny do různých odrůd v závislosti na velikosti, počtu krystalů v jednom případě, jasu, síle, barvě záření a dalších parametrech.

Příklad LED diod nejoblíbenějších velikostí

LED diod různých tvarů a barev

Záře LED diod s difúzním (barevným) pouzdrem

Geometrický tvar a rozměry. Nejoblíbenější jsou LED diody ve válcovém těle standardizovaných velikostí: 3/5/10 mm v průměru, méně často 8 mm, i když se někdy vyskytují až 20 mm v průměru. Existují také SMD LED, které mají velmi kompaktní velikost - do 2 x 2 mm, jsou určeny pro pájení přímo na desku a obvykle se používají k podsvícení obrazovek. Existují také LED diody vyrobené ve čtvercových nebo obdélníkových pouzdrech.

Počet krystalů. Ve většině případů je v těle jedné LED jeden polovodičový krystal, ale existují případy, kdy je v těle jedné LED instalováno více krystalů, například:

• Vícebarevné LED diody

Pokud je nutné vyrobit vícebarevné LED diody, je v těle jedné LED instalováno více než jeden polovodičový krystal a samotné krystaly jsou vyrobeny z různých materiálů a podle toho vyzařují různé barvy: modrá, zelená, červená, žlutá, a tak dále. Dvoubarevné LED se nejčastěji používají jako indikátory (obvykle červená/zelená), tříbarevné LED se nejčastěji používají k podsvícení displejů a stavbě LED obrazovek, protože tyto LED mohou zobrazovat tři základní barvy (modrá/zelená/červená), když jsou smíchány. , můžete získat celou paletu barev potřebnou k zobrazení fotografií a video materiálů v dostatečné kvalitě. Čtyřbarevné LED diody jsou poměrně vzácné a obsahují krystaly pro zobrazení, jak název napovídá, čtyř barev (modrá/zelená/červená/žlutá) a používají se hlavně k vytvoření bílého světla s vysoce kvalitními charakteristikami CRI (Color rendering index).

• Vysoce výkonné LED diody

Pro zvýšení jasu (množství světla) LED je někdy v těle jedné LED instalováno několik krystalů emitujících světlo stejné barvy (obvykle jsou instalovány čtyři krystaly), čímž se jas LED několikrát zvýší. To se dá přirovnat ke čtyřjádrovým procesorům =).

Jas. Vzhledem k široké škále aplikací LED vyrábějí výrobci LED s různým jasem: od málo jasných pro účely indikátoru až po super jasné, hlavně pro osvětlení něčeho. Indikátor jasu je také ovlivněn směrovým vzorem LED, například LED se stejným výkonem s úhlem paprsku 20 stupňů se jeví jasnější než LED se stejným výkonem, ale s širším úhlem paprsku, například 140 stupňů. .

Napájení. Pro různé účely se vyrábějí LED diody různých výkonů: od setin wattu až po vážných 5 nebo více wattů na jednom čipu. Typické takzvané „ultrajasné“ LED diody modderů mají výkon asi 60 mW (asi 1/16 W), a pokud se použijí v podsvícení středně velké skříně, můžete jich potřebovat asi 15 až 25. Průměrná čtyřkrystalová supersvítivá LED má výkon přibližně 240 mW (1/4 W) a pro osvětlení průměrně velké skříně potřebujete přibližně 4 až 8 těchto LED v závislosti na dalších funkcích. Do třídy supervýkonných LED patří LED s výkonem jeden watt, což se na první pohled nezdá být mnoho, ale je to jen na první pohled - takové LED jsou v průměru 15-20x jasnější než nejběžnější LED. ! Jedna nebo dvě z těchto LED mohou osvětlit celé tělo!

Barva. V závislosti na polovodiči, na kterém je LED dioda vyrobena, se liší i barva vyzařovaná LED diodou. V prodeji nejčastěji najdete LED v barvách: červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, fialová, ultrafialová. LED diody všech barev nacházejí uplatnění v moddingu, a to jak pro účely indikátorů, tak pro podsvícení. Existují také LED diody, které pracují v infračerveném rozsahu, ale protože jejich záření není viditelné pouhým okem, je jejich použití omezeno na dálkové ovladače a kamery pro noční vidění.

Za zmínku stojí zejména modré, fialové a ultrafialové LED - všechny způsobují luminiscenci (fluorescenci) některých barviv, ale v různé míře. Modré LEDky způsobují nepříliš jasnou luminiscenci a také mírně zkreslují její barvu tím, že ji ovlivňují svým modrým zářením. Fialové LED diody na druhé straně vypadají matně, ale vytvářejí silnou luminiscenci; obvykle se prodávají jako ultrafialové LED, ale nejsou. Ultrafialové LED jsou na trhu poměrně vzácné a ty, které se vyskytují, jsou obvykle ultrafialové LED z dlouhovlnného ultrafialového rozsahu, tzv. UV-A - nejbezpečnější, navenek tyto LED vypadají velmi slabě kvůli nízké citlivosti lidské oko na vzdálenost menší než 400 nm, ale tyto LED způsobují ještě silnější luminiscenci než fialové - to je způsobeno vyšší energií tohoto rozsahu záření.

Svítící LED s průhledným pouzdrem

Typické vlastnosti LED

Dvě hlavní charakteristiky LED jsou napětí a proud. Typicky jsou LED diody navrženy pro proud 20 mA, ale existují výjimky, například čtyřčipové LED jsou obvykle navrženy pro 80 mA, protože jedno pouzdro LED obsahuje čtyři polovodičové krystaly, z nichž každý má spotřebu 20 mA, zatímco jedno- wattové LED obvykle spotřebují 300 -400 mA. Provozní napětí LED závisí na polovodičovém materiálu, ze kterého je vyrobena, podle toho existuje vztah mezi barvou LED a jejím provozním napětím.

Při použití LED je nejlepší se informovat u prodejce nebo výrobce, kolik voltů LED vyžaduje, ale pokud tyto informace nejsou k dispozici, můžete použít následující tabulku.

Tabulka přibližných napětí LED v závislosti na barvě

Pravidla připojení a výpočet LED

LED dioda umožňuje proudění elektrického proudu pouze jedním směrem, což znamená, že aby LED dioda vydávala světlo, musí být správně zapojena. LED má dva kontakty: anodu (plus) a katodu (mínus). Typicky je dlouhý kontakt LED anoda, ale existují výjimky, takže je lepší objasnit tuto skutečnost v technických charakteristikách konkrétní LED.

LED diody patří k tomuto typu elektronických součástek, u kterých je pro dlouhý a stabilní provoz důležité nejen správné napětí, ale také optimální proudová síla - proto je vždy při připojování LED je potřeba je zapojit přes příslušný rezistor . Někdy je toto pravidlo zanedbáváno, ale výsledek je nejčastěji stejný - LED dioda se buď okamžitě spálí, nebo se její zdroj výrazně sníží. Některé LED diody mají v sobě rezistor zabudovaný „z výroby“ a lze je okamžitě připojit ke zdroji 12 nebo 5 V, ale takové LED jsou v prodeji poměrně vzácné a nejčastěji je nutné k LED připojit externí rezistor.

Je třeba si uvědomit, že rezistory se také liší svými vlastnostmi a pro jejich připojení k LED je třeba zvolit odpor správné hodnoty. Abyste mohli vypočítat požadovanou hodnotu odporu, měli byste použít Ohmův zákon - to je jeden z nejdůležitějších fyzikálních zákonů souvisejících s elektřinou. Tento zákon se každý učil ve škole, ale skoro nikdo si ho nepamatuje =).

Ohmův zákon je fyzikální zákon, pomocí kterého můžete určit vzájemnou závislost napětí (U), proudu (I) a odporu (R). Podstata ega je jednoduchá: proudová síla ve vodiči je přímo úměrná napětí mezi konci vodiče, pokud se vlastnosti vodiče při průchodu proudu nemění.

E tento zákon je vizuálně zobrazen pomocí vzorce: U= I*R
Jakmile znáte napětí a odpor, pomocí tohoto zákona můžete zjistit proud pomocí vzorce: I = U/R
Jakmile znáte napětí a proud, můžete najít odpor: R = U/I
Jakmile znáte proud a odpor, můžete vypočítat napětí: U = I*R

Nyní se podívejme na příklad. Máte LED s provozním napětím 3V a proudem 20mA, chcete ji připojit ke zdroji napětí 5V z USB konektoru nebo zdroje, aby se nespálila. To znamená, že máme napětí 5 V, ale LED potřebuje pouze 3 V, což znamená, že se musíme zbavit 2 V (5V - 3V = 2V). Abychom se zbavili přebytečných 2 V, musíme vybrat rezistor se správným odporem, který se vypočítá následovně: známe napětí, které je třeba eliminovat a známe proud požadovaný LED - použijeme vzorec výše uvedené R = U/I. V souladu s tím 2V/0,02 A= 100 Ohm. Takže potřebujete 100 ohmový odpor.

Někdy, v závislosti na vlastnostech LED, je požadovaný odpor získán s nestandardní hodnotou, kterou nelze nalézt v prodeji, například 129 nebo 111,7 Ohm =). V tomto případě stačí vzít odpor s o něco vyšším odporem, než je vypočítaný - LED nebude pracovat na 100 procent svého výkonu, ale na zhruba 90-95%. V tomto režimu bude LED fungovat spolehlivěji a snížení jasu nebude vizuálně patrné.

Můžete si také spočítat, jak výkonný rezistor potřebujete – k tomu vynásobte napětí, které bude na rezistoru zpožděno, proudem, který bude v obvodu. V našem případě je to 2V x 0,02 A = 0,04 W. To znamená, že vám bude vyhovovat rezistor tohoto nebo většího výkonu.

LED jsou někdy zapojeny vícekrát paralelně nebo sériově pomocí jednoho odporu. Pro správné zapojení je třeba pamatovat na to, že při paralelním zapojení se proud sečte a při sériovém zapojení se sečte požadované napětí. Pomocí jednoho rezistoru můžete paralelně a sériově zapojit pouze stejné LED diody, a pokud používáte různé LED s různými charakteristikami, je lepší vypočítat každé LED vlastní odpor - bude to spolehlivější. LED dokonce stejného modelu mají mírný rozdíl v parametrech a při zapojení velkého počtu LED paralelně nebo sériově může tento malý rozdíl v parametrech vést k mnoha spáleným LED =). Dalším úskalím může být fakt, že prodejce nebo výrobce (mnohem méně často) může uvádět na LED mírně nesprávné údaje a LED samotné nemusí mít jasné provozní napětí, ale sadu parametrů minimálního/optimálního a maximálního napětí. Tento faktor nebude mít velký vliv při připojení malého počtu LED, ale pokud je připojeno velké množství, výsledkem mohou být stejné vypálené LED. Takže byste se neměli příliš unést paralelním a sériovým připojením; bezpečnější by bylo připojit samostatný odpor ke každé LED nebo malou skupinu LED (3-5 kusů). Podívejme se na několik příkladů připojení.

Schéma paralelního zapojení LED

Schéma řetězu LED diod

Příklad 1. Chcete zapojit tři LED diody do série, každou o jmenovité hodnotě 3 V a 20 mA, ke zdroji proudu 12 V (například z konektoru molex). Tři LED diody po 3 voltech budou společně odebírat 9 voltů (3V x 3=9V). Náš proudový zdroj má napětí 12 voltů, takže se budeme muset zbavit 3 voltů (12 V – 9 V = 3 V). Protože je připojení sériové, proud bude 20 mA, respektive 3 volty (napětí, které je třeba odstranit) děleno 0,02 A (proud požadovaný každou LED) a dostaneme hodnotu požadovaného odporu - 150 ohmů . To znamená, že potřebujete 150 ohmový odpor.

Příklad 2 Máte čtyři LED diody, z nichž každá je dimenzována na 3 V a napájení 12 V. V takové situaci byste si mohli myslet, že rezistor není potřeba, ale není tomu tak - LED jsou velmi citlivé na proud a je lepší přidat do obvodu odpor 1 Ohm. Rezistor této hodnoty neovlivní jas záře, ale bude něco jako „pojistka“ - LED diody budou fungovat mnohem spolehlivěji. Bez použití odporu v tomto případě mohou LED diody jednoduše vyhořet, rychle nebo ne velmi rychle.

Příklad 3. Chcete připojit tři LED diody, každou o jmenovité hodnotě 3 V a 20 mA, paralelně ke zdroji proudu 12 V. Vzhledem k tomu, že paralelní zapojení přidává proud spíše než napětí, budou tyto tři LED vyžadovat proud 60 mA (20 mA x 3 = 60 mA). Náš zdroj proudu má napětí 12 voltů a LEDky potřebují napětí 3 volty, takže se musíme zbavit 9 voltů (12 V - 3 V = 9 V). Protože je zapojení paralelní, proud bude 60mA, respektive 9 voltů (napětí, které je třeba eliminovat) děleno 0,06 A (proud požadovaný všemi LED) a dostaneme hodnotu požadovaného odporu - 150 Ohmů. To znamená, že potřebujete 150 ohmový odpor.

Na internetu je také velké množství různých „kalkulaček pro LED diody“, které můžete použít. Stačí přejít na příslušnou webovou stránku, uvést charakteristiku LED a zdroj proudu a obdržíte všechny potřebné údaje o rezistoru a také jeho barevné označení. Příklad takové kalkulačky můžete vidět na webu

Od vynálezu elektrického osvětlení vědci vytvářejí stále ekonomičtější zdroje. Ale skutečným průlomem v této oblasti byl vynález LED, které nejsou ve světelném toku horší než jejich předchůdci, ale spotřebují mnohonásobně méně elektřiny. Jejich vytvoření, od prvního indikačního prvku až po dosud nejjasnější „Cree“ diodu, předcházel obrovský kus práce. Dnes se pokusíme analyzovat různé vlastnosti LED diod, zjistit, jak se tyto prvky vyvíjely a jak jsou klasifikovány.

Přečtěte si v článku:

Princip činnosti a konstrukce světelných diod

LED diody se od konvenčních osvětlovacích zařízení odlišují nepřítomností vlákna, křehké žárovky a plynu v něm. To je od nich zásadně odlišný prvek. Vědecky řečeno, záře vzniká díky přítomnosti materiálů typu p a n v ní. První akumulují kladný náboj a druhé záporný náboj. Materiály typu P akumulují elektrony, zatímco materiály typu n tvoří díry (místa, kde elektrony chybí). V okamžiku, kdy se na kontaktech objeví elektrický náboj, spěchají na p-n přechod, kde je každý elektron injektován do p-typu. Ze strany zpětného záporného kontaktu typu n v důsledku takového pohybu dochází k záři. Je to způsobeno uvolňováním fotonů. Ne všechny fotony však vyzařují světlo viditelné pro lidské oko. Síla, která způsobuje pohyb elektronů, se nazývá proud LED.

Tyto informace jsou pro běžného člověka k ničemu. Stačí vědět, že LED má odolné tělo a kontakty, kterých mohou být 2 až 4 a také to, že každá LED má své jmenovité napětí potřebné pro svícení.

Dobré vědět! Spojení se provádí vždy ve stejném pořadí. To znamená, že pokud připojíte „+“ ke kontaktu „-“ na prvku, nebude záře - materiály typu p se jednoduše nebudou moci nabíjet, což znamená, že nedojde k žádnému pohybu směrem k přechodu.

Klasifikace LED podle oblasti jejich použití

Takovými prvky mohou být indikátor a osvětlení. První byly vynalezeny dříve než druhé a dlouho se používaly v rádiové elektronice. Ale s příchodem první osvětlovací LED začal skutečný průlom v elektrotechnice. Poptávka po osvětlovacích zařízeních tohoto typu neustále roste. Pokrok ale nestojí na místě – vymýšlejí se a zavádějí do výroby nové typy, které se stávají jasnějšími, aniž by spotřebovávaly více energie. Podívejme se podrobněji na to, co jsou LED diody.

Indikační LED: trocha historie

První taková červená LED vznikla v polovině dvacátého století. Přestože měl nízkou energetickou účinnost a vyzařoval tlumenou záři, směr se ukázal jako slibný a vývoj v této oblasti pokračoval. V 70. letech se objevily zelené a žluté prvky a práce na jejich vylepšení neustávaly. Do roku 90 dosahuje síla jejich světelného toku 1 Lumen.

Rok 1993 byl ve znamení objevení se první modré LED v Japonsku, která byla mnohem jasnější než její předchůdci. To znamenalo, že nyní kombinací tří barev (které tvoří všechny odstíny duhy) můžete získat jakoukoli barvu. Na počátku roku 2000 dosahoval světelný tok již 100 lumenů. V současné době se LED stále zlepšují a zvyšují jas bez zvýšení spotřeby energie.

Použití LED v osvětlení domácností a průmyslu

Nyní se takové prvky používají ve všech průmyslových odvětvích, ať už jde o strojní nebo automobilovou výrobu, osvětlení výrobních dílen, ulic nebo bytů. Pokud vezmeme nejnovější vývoj, můžeme říci, že ani vlastnosti LED pro baterky nejsou někdy horší než staré halogenové žárovky na 220 V. Zkusme uvést jeden příklad. Pokud vezmeme vlastnosti 3W LED, budou srovnatelné s údaji žárovky se spotřebou 20-25W. Výsledkem je téměř 10násobná úspora energie, což při každodenním neustálém používání v bytě poskytuje velmi významný přínos.

Jaké jsou výhody LED a mají nějaké nevýhody?

O kladných vlastnostech světelných diod lze říci mnohé. Mezi hlavní patří:

Pokud jde o negativní aspekty, existují pouze dva z nich:

• Pracujte pouze s konstantním napětím;
• Vyplývá to z prvního - vysoké náklady na lampy na nich založené kvůli nutnosti použití (elektronická stabilizační jednotka).

Jaké jsou hlavní vlastnosti LED?

Při výběru takových prvků pro určitý účel každý věnuje pozornost jejich technickým údajům. Hlavní věci, kterým byste měli věnovat pozornost při nákupu zařízení na jejich základě:

• odběrový proud;
• Jmenovité napětí;
• spotřeba energie;
• teplota barvy;
• síla světelného toku.

To je to, co můžeme vidět na značení. Ve skutečnosti je charakteristik mnohem více. Pojďme si o nich nyní promluvit.

Spotřeba proudu LED - co to je?

Odběrový proud LED je 0,02 A. To ale platí pouze pro prvky s jedním krystalem. Existují i ​​výkonnější světelné diody, které mohou obsahovat 2, 3 nebo dokonce 4 krystaly. V tomto případě se aktuální spotřeba zvýší, násobkem počtu čipů. Je to tento parametr, který určuje nutnost výběru odporu, který je připájen na vstupu. V tomto případě odpor LED brání vysokému proudu v okamžitém spálení prvku LED. To se může stát kvůli vysokému síťovému proudu.

Jmenovité napětí

Napětí LED je přímo závislé na jeho barvě. To je způsobeno rozdílem v materiálech použitých k jejich výrobě. Zvažme tuto závislost.

Odpor světelné diody

Stejná LED samotná může mít různý odpor. Mění se v závislosti na jeho zařazení do obvodu. V jednom směru - asi 1 kOhm, ve druhém - několik MOhmů. Ale je tu nuance. Odpor LED je nelineární. To znamená, že se může měnit v závislosti na napětí, které je na něj aplikováno. Čím vyšší napětí, tím nižší bude odpor.

Světelný výkon a úhel paprsku

Úhel světelného toku LED se může lišit v závislosti na jejich tvaru a materiálu výroby. Nesmí překročit 1200. Z tohoto důvodu, pokud je požadován větší rozptyl, se používají speciální reflektory a čočky. Tato kvalita „směrového světla“ přispívá k největšímu světelnému toku, který může u jedné 3W LED dosáhnout 300-350 lm.

Výkon LED lampy

Výkon LED je čistě individuální hodnota. Může se pohybovat v rozmezí od 0,5 do 3 W. Lze ji určit pomocí Ohmova zákona P = I × U , Kde já – síla proudu a U – napětí LED.

Výkon je poměrně důležitý ukazatel. Zvláště, když je potřeba spočítat, co je potřeba pro konkrétní počet prvků.

Barevná teplota

Tento parametr je podobný jako u jiných lamp. Nejbližší teplotní spektrum k LED zářivkám je. Teplota barvy se měří v K (Kelvin). Záře může být teplá (2700-3000K), neutrální (3500-4000K) nebo studená (5700-7000K). Ve skutečnosti existuje mnohem více odstínů, zde jsou uvedeny ty hlavní.

Velikost čipu LED prvku

Tento parametr si při nákupu sami nezměříte a nyní milý čtenář pochopí proč. Nejběžnější velikosti jsou 45x45 mil a 30x30 mil (odpovídá 1 W), 24x40 mil (0,75 W) a 24x24 mil (0,5 W). Pokud převedeme do známějšího systému měření, pak 30x30 mil se bude rovnat 0,762x0,762 mm.

V jedné LED může být mnoho čipů (krystalů). Pokud prvek nemá fosforovou vrstvu (RGB - barva), pak lze počet krystalů spočítat.

Důležité! Neměli byste kupovat velmi levné LED vyrobené v Číně. Mohou být nejen nekvalitní, ale jejich vlastnosti jsou nejčastěji přeceňovány.

Co jsou SMD LED: jejich vlastnosti a rozdíly od konvenčních

Jasné dekódování této zkratky vypadá jako Surface Mount Devices, což doslova znamená „povrchově namontované“. Pro upřesnění připomeňme, že běžné válcové světelné diody na nožičkách jsou zapuštěny do desky a z druhé strany připájeny. Naproti tomu součástky SMD jsou upevněny pomocí drápů na stejné straně, kde jsou samy umístěny. Tato instalace umožňuje vytvářet oboustranné desky plošných spojů.

Takové LED jsou mnohem jasnější a kompaktnější než konvenční a jsou prvky nové generace. Jejich rozměry jsou uvedeny v označení. Nepleťte si ale velikost SMD LED a krystalu (čipu), kterých může být v součástce mnoho. Podívejme se na několik těchto světelných diod.

Parametry LED SMD2835: rozměry a vlastnosti

Mnoho začínajících řemeslníků si plete označení SMD2835 s SMD3528. Na jedné straně by měly být stejné, protože označení naznačuje, že tyto LED mají velikosti 2,8 x 3,5 mm a 3,5 x 2,8 mm, což je totéž. To je však mylná představa. Technické vlastnosti LED SMD2835 jsou mnohem vyšší, zatímco má tloušťku pouze 0,7 mm oproti 2 mm u SMD3528. Podívejme se na data SMD2835 s různými výkony:

Jak můžete pochopit, technické vlastnosti SMD2835 se mohou velmi lišit. Vše závisí na množství a kvalitě krystalů.

Specifikace 5050 LED: Větší součástka SMD

Je poměrně překvapivé, že i přes své velké rozměry má tato LED nižší světelný tok než předchozí verze – pouze 18-20 Lm. Důvodem je malý počet krystalů - obvykle jsou pouze dva. Nejběžnější aplikace takových prvků je v LED páscích. Hustota pásu je obvykle 60 ks/m, což dává celkem asi 900 lm/m. Jejich výhodou v tomto případě je, že páska dává jednotné, klidné světlo. V tomto případě je úhel jeho osvětlení maximální a rovný 120 0.

Takové prvky se vyrábějí s bílou září (studený nebo teplý odstín), jednobarevné (červená, modrá nebo zelená), tříbarevné (RGB) i čtyřbarevné (RGBW).

Vlastnosti LED SMD5730

Ve srovnání s touto komponentou jsou ty předchozí již považovány za zastaralé. Už je lze nazvat supersvítivými LED. 3 volty, které napájejí 5050 i 2835, zde produkují až 50 lm při 0,5 wattu. Technické vlastnosti SMD5730 jsou o řád vyšší, což znamená, že je třeba je vzít v úvahu.

Přesto se nejedná o nejjasnější LED součástek SMD. Poměrně nedávno se na ruském trhu objevily prvky, které všechny ostatní doslova převálcovaly. Nyní si o nich povíme.

Cree LED: vlastnosti a technické údaje

K dnešnímu dni neexistují žádné analogy produktů Cree. Vlastnosti jejich supersvítivých LED diod jsou opravdu úžasné. Jestliže se předchozí prvky mohly pochlubit světelným tokem pouhých 50 Lm z jednoho čipu, pak například charakteristika LED XHP35 od Cree hovoří o 1300-1500 Lm z jednoho čipu. Jejich výkon je ale také větší – činí 13 W.

Pokud shrneme vlastnosti různých modifikací a modelů LED této značky, můžeme vidět následující:

Síla světelného toku SMD LED „Cree“ se nazývá zásobník, který musí být povinně vyznačen na obalu. V poslední době se objevilo hodně padělků této značky, většinou vyrobené v Číně. Při nákupu je těžké je rozlišit, ale po měsíci používání se jejich světlo ztlumí a přestanou se lišit od ostatních. Za poměrně vysoké náklady bude taková akvizice spíše nepříjemným překvapením.

Nabízíme vám krátké video na toto téma:

Kontrola LED pomocí multimetru - jak na to

Nejjednodušší a nejdostupnější způsob je „vytáčení“. Multimetry mají samostatnou polohu přepínače speciálně pro diody. Po přepnutí zařízení do požadované polohy se sondami dotkneme nohou LED. Pokud se na displeji objeví číslo „1“, měli byste změnit polaritu. V této poloze by měl bzučák multimetru pípat a LED by se měla rozsvítit. Pokud se tak nestane, znamená to, že selhalo. Pokud světelná dioda funguje správně, ale po zapájení do obvodu nefunguje, mohou to mít dva důvody - její nesprávné umístění nebo porucha rezistoru (v moderních SMD součástkách je již zabudován, což vyjasnit během procesu „vytáčení“).

Barevné kódování světelných diod

Pro takové výrobky neexistuje obecně uznávané celosvětové označení, každý výrobce si určuje barvu, jak mu vyhovuje. V Rusku se používá barevné kódování LED, ale málokdo ho používá, protože seznam prvků s písmenným označením je docela působivý a jen málokdo by si ho chtěl pamatovat. Nejběžnější označení písmen, které mnozí považují za obecně přijímané. Takové označení se však častěji nenachází na výkonných prvcích, ale na LED páscích.

Dekódování kódu značení LED pásku

Abyste pochopili, jak je páska označena, musíte věnovat pozornost tabulce:

Pro příklad si vezměme specifické označení LED CW SMD5050/60 IP68. Z toho můžete pochopit, že se jedná o bílý LED pásek pro povrchovou montáž. Na něm instalované prvky mají rozměr 5x5mm, v množství 60ks/m. Stupeň ochrany umožňuje pracovat pod vodou po dlouhou dobu.

Co můžete vyrobit z LED diod vlastníma rukama?

To je velmi zajímavá otázka. A pokud na to odpovíte podrobně, zabere to spoustu času. Nejčastějším využitím světelných diod je osvětlení podhledů, podhledů, pracovního prostoru v kuchyni nebo třeba klávesnice počítače.

Názor odborníka

ES, EM, EO konstruktér (napájení, elektrická zařízení, vnitřní osvětlení) ASP North-West LLC

„Pro provoz takových prvků je nutný stabilizátor nebo regulátor výkonu. Můžete si ho vzít i ze staré čínské girlandy. Mnoho „řemeslníků“ píše, že stačí obyčejný snižovací transformátor, ale není tomu tak. V tomto případě budou diody blikat."

Stabilizátor proudu - jakou funkci plní?

Stabilizátor pro LED je zdroj energie, který snižuje napětí a vyrovnává proud. Jinými slovy, vytváří podmínky pro normální provoz prvků. Zároveň chrání před zvýšením nebo snížením napětí na LED. Existují stabilizátory, které dokážou nejen regulovat napětí, zajišťující plynulý útlum světelných prvků, ale také ovládat barvy nebo režimy blikání. Říká se jim ovladače. Podobná zařízení lze vidět na girlandách. Prodávají se i v elektroprodejnách pro přepínání s RGB pásky. Takové ovladače jsou vybaveny dálkovými ovladači.

Konstrukce takového zařízení není složitá a v případě potřeby lze jednoduchý stabilizátor vyrobit vlastníma rukama. K tomu potřebujete jen trochu znalostí v rádiové elektronice a schopnost držet páječku.

Světla pro denní svícení do auta

Použití světelných diod v automobilovém průmyslu je zcela běžné. Například DRL jsou vyráběny výhradně s jejich pomocí. Pokud ale auto není vybaveno svítilnami, pak se jejich pořízením můžete trefit do kapsy. Mnoho automobilových nadšenců si vystačí s levným LED páskem, ale to není příliš dobrý nápad. Zvláště pokud je síla jeho světelného toku nízká. Dobrým řešením může být pořízení samolepící pásky s Cree diodami.

Je docela možné vyrobit DRL pomocí již rozbitých umístěním nových, výkonných diod do starých pouzder.

Důležité! Světla pro denní svícení jsou navržena speciálně tak, aby bylo auto vidět ve dne a ne v noci. Nemá smysl kontrolovat, jak budou svítit ve tmě. DRL by měly být viditelné na slunci.

Blikající LED - k čemu to je?

Dobrou možností pro použití takových prvků by byla reklamní tabule. Pokud ale svítí staticky, nebude přitahovat zaslouženou pozornost. Hlavním úkolem je sestavit a zapájet štít - to vyžaduje určité dovednosti, které není obtížné získat. Po sestavení můžete namontovat ovladač ze stejné girlandy. Výsledkem je blikající reklama, která jednoznačně přitáhne pozornost.

Barevná hudba pomocí světelných diod – je těžké ji vyrobit?

Tato práce již není pro začátečníky. Abyste mohli sestavit plnohodnotnou barevnou hudbu vlastníma rukama, potřebujete nejen přesný výpočet prvků, ale také znalost rádiové elektroniky. Ale přesto je jeho nejjednodušší verze v možnostech každého.

V obchodech s radioelektronikou vždy najdete zvukový senzor a mnoho moderních vypínačů ho má (světlo při tleskání). Pokud máte LED pásek a stabilizátor, pak spuštěním „+“ z napájecího zdroje na pásek přes podobnou petardu můžete dosáhnout požadovaného výsledku.

Indikátor napětí: co dělat, když vyhoří

Moderní indikační šroubováky se skládají ze světelné diody a rezistorů s izolátorem. Nejčastěji se jedná o ebonitovou vložku. Pokud prvek uvnitř vyhoří, lze jej vyměnit za nový. A barvu si vybere sám řemeslník.

Další možností je vyrobit tester řetězu. K tomu budete potřebovat 2 AA baterie, vodiče a světelnou diodu. Po sériovém zapojení baterií připájeme jednu z nohou prvku ke kladnému pólu baterie. Dráty budou pocházet z druhé nohy a ze záporného pólu baterie. Výsledkem je, že při zkratu se dioda rozsvítí (pokud není přepólována).

Schémata připojení LED - jak dělat vše správně

Takové prvky lze připojit dvěma způsoby - sériově a paralelně. Zároveň nesmíme zapomenout, že světelná dioda musí být správně umístěna. Jinak schéma nebude fungovat. V běžných článcích válcového tvaru to lze určit následovně: na katodě je vidět praporek (-), je o něco větší než anoda (+).

Jak vypočítat odpor LED

Výpočet odporu světelné diody je velmi důležitý. V opačném případě prvek jednoduše vyhoří a nebude schopen odolat velikosti síťového proudu.

To lze provést pomocí vzorce:

R = (VS – VL) / I, Kde

• VS - napájecí napětí;
• VL – jmenovité napětí pro LED;
• já – Proud LED (obvykle 0,02 A, což se rovná 20 mA).

Na přání je možné cokoliv. Obvod je vcelku jednoduchý – používáme zdroj z rozbitého mobilního telefonu nebo jakéhokoliv jiného. Hlavní je, že má usměrňovač. Důležité je nepřehánět to se zátěží (s počtem diod), jinak hrozí spálení zdroje. Standardní nabíječka zvládne 6-12 článků. Barevné podsvícení klávesnice počítače můžete namontovat pomocí 2 modrých, bílých, červených, zelených a žlutých prvků. Ukazuje se to docela krásně.

Užitečné informace! Napětí dodávané zdrojem je 3,7 V. To znamená, že diody je potřeba zapojit do sériově zapojených párů paralelně.

Paralelní a sériové připojení: jak se provádějí

Podle zákonů fyziky a elektrotechniky je při paralelním zapojení napětí rovnoměrně rozloženo mezi všechny spotřebiče a na každém z nich zůstává nezměněno. Při sekvenční instalaci je průtok rozdělen a u každého ze spotřebičů se stává násobkem jejich počtu. Jinými slovy, pokud vezmete 8 světelných diod zapojených do série, budou normálně fungovat na 12 V. Pokud jsou zapojeny paralelně, vyhoří.

Zapojení 12V světelných diod jako nejlepší možnost

Jakýkoli LED pásek je navržen tak, aby byl připojen ke stabilizátoru, který produkuje 12 nebo 24 V. Dnes je na regálech ruských obchodů obrovský sortiment produktů od různých výrobců s těmito parametry. Ale přesto převládají pásky a ovladače 12 V. Toto napětí je pro člověka bezpečnější a cena takových zařízení je nižší. Samopřipojení k 12V síti bylo diskutováno o něco výše, ale s připojením k ovladači by neměly být žádné problémy - jsou dodávány se schématem, které zvládne i školák.

Konečně

Obliba, kterou si světelné diody získávají, se nemůže jinak než radovat. Koneckonců, díky tomu jde pokrok dopředu. A kdo ví, možná se v blízké budoucnosti objeví nové LED diody, které budou mít řádově vyšší výkon než ty aktuálně existující.

Doufáme, že náš článek byl užitečný pro našeho drahého čtenáře. Pokud máte nějaké dotazy k tématu, zeptejte se je v diskuzích. Náš tým je vždy připraven na ně odpovědět. Pište, podělte se o své zkušenosti, protože to může někomu pomoci.

Video: jak správně připojit LED

LED diody různých barev mají svůj vlastní rozsah provozního napětí. Pokud vidíme 3V LED, pak může produkovat bílé, modré nebo zelené světlo. Nemůžete jej přímo připojit ke zdroji energie, který generuje více než 3 volty.

Výpočet odporu rezistoru

Pro snížení napětí na LED je před ní zapojen do série rezistor. Hlavním úkolem elektrikáře nebo amatéra bude vybrat správný odpor.

To není nijak zvlášť obtížné. Hlavní je znát elektrické parametry LED žárovky, zapamatovat si Ohmův zákon a určit aktuální výkon.

R=Uon rezistor/ILED

ILED je přípustný proud pro LED. Musí být uveden v charakteristikách zařízení spolu s přímým úbytkem napětí. Proud procházející obvodem nesmí překročit přípustnou hodnotu. Mohlo by dojít k poškození LED zařízení.

LED zařízení připravená k použití jsou často označena výkonem (W) a napětím nebo proudem. Ale když znáte dvě z těchto vlastností, můžete vždy najít třetí. Nejjednodušší svítidla spotřebují výkon asi 0,06 W.

Při sériovém zapojení je celkové napětí napájecího zdroje U součtem Unres. a U na LED. Potom U na rozs.=U-U na LED

Předpokládejme, že potřebujete připojit LED žárovku s dopředným napětím 3 volty a proudem 20 mA ke zdroji 12 voltů. Dostaneme:

R=(12-3)/0,02=450 Ohm.

Obvykle se odpor bere s rezervou. Za tímto účelem se proud vynásobí faktorem 0,75. To je ekvivalentní vynásobení odporu 1,33.

Proto je nutné vzít odpor 450 * 1,33 = 598,5 = 0,6 kOhm nebo o něco více.

Výkon rezistoru

Pro určení výkonu odporu se používá vzorec:

P=U²/ R= ILED* (U-Uon LED)

V našem případě: P=0,02*(12-3)=0,18 W

Rezistory tohoto výkonu se nevyrábí, proto je potřeba vzít prvek k němu nejblíže s velkou hodnotou, a to 0,25 wattu. Pokud nemáte odpor 0,25 W, můžete paralelně zapojit dva odpory s nižším výkonem.

Počet LED diod v girlandě

Rezistor se vypočítá podobným způsobem, pokud je k obvodu zapojeno několik 3V LED. V tomto případě se od celkového napětí odečte součet napětí všech žárovek.

Všechny LED diody pro girlandu několika žárovek by měly být brány identické, aby obvodem procházel konstantní, stejný proud.

Maximální počet žárovek zjistíme vydělením U sítě U jedné LED a bezpečnostním faktorem 1,15.

N=12:3:1,15=3,48

K 12voltovému zdroji snadno připojíte 3 polovodiče vyzařující světlo s napětím 3 volty a z každého z nich získáte jasnou záři.

Síla takové girlandy je docela malá. To je výhoda LED žárovek. I velká girlanda od vás spotřebuje minimum energie. Designéři toho s úspěchem využívají při zařizování interiérů, osvětlení nábytku a spotřebičů.

Dnes se vyrábějí ultrasvítivé modely s napětím 3 volty a zvýšeným přípustným proudem. Výkon každého z nich dosahuje 1 W nebo více a použití takových modelů je poněkud odlišné. LED diody s příkonem 1-2 W se používají v modulech pro reflektory, lucerny, světlomety a pracovní osvětlení prostor.

Příkladem je CREE, která nabízí LED produkty v 1W, 3W atd. Jsou vytvořeny technologiemi, které otevírají nové možnosti v tomto odvětví.

Navzdory skutečnosti, že elektrickým parametrem č. 1 pro LED je jmenovitý proud, je často pro výpočty nutné znát napětí na jejích svorkách. Termín „napětí LED“ se týká rozdílu potenciálu na přechodu pn v otevřeném stavu. Je to referenční parametr a spolu s dalšími charakteristikami je uveden v pasu pro polovodičové zařízení. 3, 9 nebo 12 voltů... Často narazíte na exempláře, o kterých se nic neví. Jak tedy zjistíte úbytek napětí na LED?

Teoretická metoda

Výborným vodítkem je v tomto případě barva záře, vnější tvar a rozměry polovodičové součástky. Pokud je pouzdro LED vyrobeno z průhledné směsi, pak jeho barva zůstává záhadou, kterou vám pomůže vyřešit multimetr. Chcete-li to provést, otočte spínač digitálního testeru do polohy „check for break“ a dotkněte se svorek LED jednu po druhé sondami. Zdravý prvek v dopředném zkreslení bude vykazovat mírnou záři z krystalu. Můžeme tedy učinit závěr nejen o barvě záře, ale také o výkonu polovodičového zařízení. Existují další způsoby testování emitujících diod, které jsou podrobně popsány v.

Světelné diody různých barev jsou vyrobeny z různých polovodičových materiálů. Právě chemické složení polovodiče do značné míry určuje napájecí napětí LED, přesněji úbytek napětí na pn přechodu. Vzhledem k tomu, že se při výrobě krystalů používají desítky chemických sloučenin, neexistuje přesné napětí pro všechny LED stejné barvy. Existuje však určitý rozsah hodnot, které často postačují k provedení předběžných výpočtů prvků elektronického obvodu. Na jedné straně velikost a vzhled pouzdra neovlivňují propustné napětí LED. Ale jinak. přes čočku vidíte počet emitujících krystalů, které lze zapojit do série. Fosforová vrstva v SMD LED může skrývat celý řetězec krystalů. Nápadným příkladem jsou miniaturní vícečipové LED od firmy, jejichž úbytek napětí často výrazně přesahuje 3 volty.

V posledních letech se objevují bílé SMD LED, jejichž pouzdro obsahuje 3 krystaly zapojené do série. Často je lze nalézt v čínských 220 voltových LED lampách. Přirozeně nebude možné ověřit použitelnost LED krystalů v takové lampě pomocí multimetru. Standardní baterie testeru produkuje 9 V a minimální reakční napětí tříkrystalové diody emitující bílé světlo je 9,6 V. Existuje také dvoukrystalová modifikace s prahem odezvy 6 voltů.

Všechny technické vlastnosti LED můžete zjistit z internetu. Chcete-li to provést, musíte si stáhnout datový list pro model, který má podobný vzhled, nutně se stejnou barvou záře, zkontrolovat rozměry pasu se skutečnými a zapsat jmenovité hodnoty poklesu proudu a napětí. Je třeba mít na paměti, že tato technika je velmi přibližná, protože ve stejném pouzdře lze vyrábět 20 mA a 150 mA LED s rozptylem napětí až 0,5 voltu.

Praktická metoda

Nejpřesnější údaje o propustném poklesu napětí na LED lze získat praktickým měřením. K tomu budete potřebovat nastavitelný zdroj stejnosměrného proudu (PSU) s napětím od 0 do 12 voltů, voltmetr nebo multimetr a odpor 510 Ohm (je možné více). Laboratorní obvod pro testování je znázorněn na obrázku.
Všechno je zde jednoduché: odpor omezuje proud a voltmetr monitoruje propustné napětí LED. Plynule zvyšujte napětí ze zdroje energie a sledujte nárůst hodnot na voltmetru. Když je dosaženo prahu spouštění, LED začne svítit. V určitém okamžiku jas dosáhne nominální hodnoty a hodnoty voltmetru se přestanou prudce zvyšovat. To znamená, že p-n přechod je otevřený a další zvýšení napětí z výstupu napájecího zdroje bude aplikováno pouze na rezistor.

Aktuální údaj na obrazovce bude jmenovité dopředné napětí LED. Pokud budete pokračovat ve zvyšování napájení obvodu, zvýší se pouze proud procházející polovodičem a potenciální rozdíl v něm se nezmění o více než 0,1-0,2 voltu. Nadměrný proud povede k přehřátí krystalu a elektrickému zhroucení p-n přechodu.

Pokud je provozní napětí na LED nastaveno na přibližně 1,9 voltu, ale nedochází k žádnému žhavení, lze infračervenou diodu vyzkoušet. Chcete-li to ověřit, musíte směrovat tok záření do zapnuté kamery telefonu. Na obrazovce by se měla objevit bílá skvrna.

Při absenci regulovaného napájení lze použít „korunku“ 9 V. Při měření lze použít i síťový adaptér 3 nebo 9 V, který vytvoří usměrněné stabilizované napětí a přepočítat hodnotu rezistoru.

Přečtěte si také

LED je dioda, která se rozsvítí, když jí prochází proud. V angličtině se LED nazývá světlo emitující dioda neboli LED.

Barva LED záře závisí na přísadách přidaných do polovodiče. Například nečistoty hliníku, helia, india a fosforu způsobují záři z červené na žlutou. Indium, galium, dusík způsobí, že LED svítí z modré na zelenou. Když je k modrému krystalu přidán fosfor, LED bude svítit bíle. V současné době průmysl vyrábí LED diody všech barev duhy, ale barva nezávisí na barvě pouzdra LED, ale na chemických přísadách v jeho krystalu. LED libovolné barvy může mít průhledné tělo.

První LED byla vyrobena v roce 1962 na University of Illinois. Na začátku 90. let se objevily jasné LED diody a o něco později super jasné.
Výhody LED oproti klasickým žárovkám jsou nepopiratelné, a to:

* Nízká spotřeba energie - 10krát úspornější než žárovky
* Dlouhá životnost - až 11 let nepřetržitého provozu
* Vysoká odolnost - nebojí se vibrací a otřesů
* Široká škála barev
* Schopnost pracovat při nízkém napětí
* Environmentální a požární bezpečnost - žádné toxické látky v LED. LED diody se nezahřívají, což zabraňuje požáru.

LED značení

Rýže. 1. Provedení 5mm indikačních LED

V reflektoru je umístěn LED krystal. Tento reflektor nastavuje počáteční úhel rozptylu.
Světlo pak prochází pouzdrem z epoxidové pryskyřice. Dosáhne objektivu – a poté se začne rozptylovat po stranách pod úhlem v závislosti na konstrukci objektivu, v praxi – od 5 do 160 stupňů.

Vyzařující LED diody lze rozdělit do dvou velkých skupin: viditelné LED a infračervené (IR) LED. První se používají jako indikátory a zdroje osvětlení, druhé - v zařízeních dálkového ovládání, infračervených transceiverech a senzorech.
Světelné diody jsou označeny barevným kódem (tabulka 1). Nejprve je třeba určit typ LED podle provedení jejího pouzdra (obr. 1) a poté jej objasnit barevným značením v tabulce.

Rýže. 2. Typy LED pouzder

LED barvy

LED diody se dodávají téměř ve všech barvách: červená, oranžová, oranžová, oranžová, zelená, modrá a bílá. Modré a bílé LED jsou o něco dražší než jiné barvy.
Barva LED je dána typem polovodičového materiálu, ze kterého je vyrobena, a nikoli barvou plastu jejího pouzdra. LED diody libovolné barvy jsou dodávány v bezbarvém pouzdře, v takovém případě lze barvu zjistit pouze zapnutím...

Stůl 1. LED značení

Vícebarevné LED diody

Vícebarevná LED je navržena jednoduše, zpravidla je červená a zelená kombinovaná do jednoho pouzdra se třemi nohami. Změnou jasu nebo počtu pulzů na každém krystalu můžete dosáhnout různých barev záře.

LED jsou připojeny ke zdroji proudu, anoda ke kladnému pólu, katoda k zápornému pólu. Zápor (katoda) LED bývá označen malým výřezem těla nebo kratším vývodem, ale existují výjimky, proto je lepší si tuto skutečnost ujasnit v technických vlastnostech konkrétní LED.

Při absenci těchto značek lze polaritu určit experimentálně krátkým připojením LED k napájecímu napětí přes příslušný odpor. To však není nejlepší způsob, jak určit polaritu. Kromě toho, aby se zabránilo tepelnému průrazu LED nebo prudkému snížení její životnosti, není možné určit polaritu „náhodně“ bez odporu omezujícího proud. Pro rychlé testování je pro většinu LED vhodný rezistor s nominálním odporem 1k ohmů, pokud je napětí 12V nebo méně.

Varování: nemiřte paprskem LED přímo na vaše oko (nebo oko vašeho přítele) zblízka, protože to může poškodit váš zrak.

Napájecí napětí

Dvě hlavní charakteristiky LED jsou pokles napětí a proud. Typicky jsou LED diody navrženy pro proud 20 mA, ale existují výjimky, například čtyřčipové LED jsou obvykle navrženy pro 80 mA, protože jedno pouzdro LED obsahuje čtyři polovodičové krystaly, z nichž každý spotřebuje 20 mA. Pro každou LED jsou přípustné hodnoty napájecího napětí Umax a Umaxrev (pro přímé a zpětné spínání). Při použití napětí nad těmito hodnotami dojde k elektrickému průrazu, v důsledku čehož LED selže. Je zde také minimální hodnota napájecího napětí Umin, při které LED svítí. Rozsah napájecích napětí mezi Umin a Umax se nazývá „pracovní“ zóna, protože zde funguje LED.

Napájecí napětí - tento parametr není pro LED použitelný. LED diody tuto charakteristiku nemají, takže LED diody nelze připojit přímo ke zdroji energie. Hlavní je, že napětí, ze kterého je LED napájena (přes rezistor), je vyšší než přímý úbytek napětí LED (propustný úbytek napětí je indikován v charakteristice místo napájecího napětí a u běžných indikačních LED se pohybuje v průměru od 1,8 do 3,6 voltu).
Napětí uvedené na obalu LED není napájecí napětí. Toto je velikost poklesu napětí na LED. Tato hodnota je nezbytná pro výpočet zbývajícího napětí, které „nekleslo“ na LED, která se účastní vzorce pro výpočet odporu omezovacího odporu proudu, protože to je třeba upravit.
Změna napájecího napětí o pouhou jednu desetinu voltu u běžné LED (z 1,9 na 2 volty) způsobí padesátiprocentní nárůst proudu protékajícího LED (z 20 na 30 miliampérů).

Pro každou LED stejného jmenovitého výkonu může být vhodné napětí odlišné. Zapnutím několika LED se stejným výkonem paralelně a jejich připojením k napětí např. 2 volty riskujeme v důsledku změn charakteristik rychlé spálení některých kopií a podsvícení jiných. Při připojování LED je proto nutné sledovat nikoli napětí, ale proud.

Aktuální hodnota pro LED je hlavním parametrem a je obvykle 10 nebo 20 miliampérů. Nezáleží na tom, jaké je napětí. Hlavní věc je, že proud tekoucí v obvodu LED odpovídá jmenovité hodnotě pro LED. A proud je regulován sériově zapojeným odporem, jehož hodnota se vypočítá podle vzorce:

R
Upit— napětí zdroje ve voltech.
Upfall— přímý pokles napětí na LED ve voltech (uvedeno ve specifikacích a obvykle kolem 2 voltů). Když je několik LED zapojeno do série, poklesy napětí se sčítají.
já— maximální dopředný proud LED v ampérech (uveden ve specifikacích a je obvykle buď 10 nebo 20 miliampérů, tj. 0,01 nebo 0,02 ampérů). Když je několik LED zapojeno do série, dopředný proud se nezvyšuje.
0,75 — koeficient spolehlivosti pro LED.

Také bychom neměli zapomínat na výkon rezistoru. Výkon lze vypočítat pomocí vzorce:

P— výkon odporu ve wattech.
Upit— efektivní (efektivní, střední kvadratická hodnota) napětí zdroje energie ve voltech.
Upfall— přímý pokles napětí na LED ve voltech (uvedeno ve specifikacích a obvykle kolem 2 voltů). Když je několik LED zapojeno do série, poklesy napětí se sčítají. .
R— odpor odporu v ohmech.

Výpočet proudu omezujícího rezistoru a jeho výkonu pro jednu LED

Typické vlastnosti LED

Typické parametry bílé indikační LED: proud 20 mA, napětí 3,2 V. Její výkon je tedy 0,06 W.

Mezi nízkoenergetické jsou také přisazené LED diody (SMD). Osvětlují tlačítka na vašem mobilním telefonu, obrazovku vašeho monitoru, pokud je podsvícená LED, vyrábí se z nich ozdobné LED pásky na samolepicím podkladu a mnoho dalšího. Nejběžnější jsou dva typy: SMD 3528 a SMD 5050. První obsahuje stejný krystal jako indikační LED s vývody, to znamená, že jeho výkon je 0,06 W. Ale druhý má tři takové krystaly, takže už to nemůže být nazýváno LED - je to sestava LED. Je běžné nazývat LED diody SMD 5050, ale není to úplně správné. Jedná se o montáže. Jejich celkový výkon je 0,2 W.
Provozní napětí LED závisí na polovodičovém materiálu, ze kterého je vyrobena, podle toho existuje vztah mezi barvou LED a jejím provozním napětím.

Tabulka poklesu napětí LED v závislosti na barvě

Podle velikosti úbytku napětí při testování LED multimetrem určíte přibližnou barvu svitu LED podle tabulky.

Sériové a paralelní zapojení LED

Při sériovém zapojení LED se odpor omezovacího odporu vypočítá stejně jako u jedné LED, jednoduše se sečtou úbytky napětí všech LED podle vzorce:

Při zapojování LED do série je důležité vědět, že všechny LED použité v girlandě musí být stejné značky. Toto prohlášení by nemělo být bráno jako pravidlo, ale jako zákon.

Chcete-li zjistit, jaký je maximální počet LED diod, které lze použít v girlandě, měli byste použít vzorec

* Nmax – maximální přípustný počet LED diod v girlandě
* Upit – Napětí zdroje energie, jako je baterie nebo akumulátor. Ve voltech.
* Upr - Přímé napětí LED převzaté z jejích pasových charakteristik (obvykle se pohybuje od 2 do 4 voltů). Ve voltech.
* Se změnami teploty a stárnutím LED se může zvýšit Upr. Coeff. 1.5 dává pro takový případ rezervu.

Při tomto výpočtu může mít „N“ zlomkový tvar, například 5,8. Přirozeně nemůžete použít 5,8 LED, takže byste měli zahodit zlomkovou část čísla a ponechat pouze celé číslo, tedy 5.

Omezovací rezistor pro sekvenční spínání LED se vypočítá úplně stejně jako pro jedno spínání. Ale ve vzorcích je přidána další proměnná „N“ - počet LED diod v girlandě. Je velmi důležité, aby počet LED diod v girlandě byl menší nebo roven „Nmax“ - maximální přípustný počet LED. Obecně musí být splněna následující podmínka: N =

Všechny ostatní výpočty se provádějí stejným způsobem jako výpočet rezistoru, když je LED zapnuta jednotlivě.

Pokud napájecí napětí nestačí ani pro dvě LED zapojené do série, pak musí mít každá LED svůj omezovací rezistor.

Paralelní zapojení LED se společným rezistorem je špatné řešení. LED diody mají zpravidla řadu parametrů, z nichž každá vyžaduje trochu jiné napětí, takže takové zapojení je prakticky nefunkční. Jedna z diod bude svítit jasněji a bude odebírat více proudu, dokud selže. Toto spojení značně urychluje přirozenou degradaci LED krystalu. Pokud jsou LED zapojeny paralelně, musí mít každá LED svůj vlastní omezovací odpor.

Sériové zapojení LED je výhodnější i z hlediska ekonomické spotřeby zdroje: celý sériový řetězec spotřebovává přesně tolik proudu jako jedna LED. A když jsou zapojeny paralelně, proud je tolikrát, kolik máme paralelních LED.

Výpočet omezovacího rezistoru pro sériově zapojené LED je stejně jednoduchý jako u jediné. Jednoduše sečteme napětí všech LED, výsledný součet odečteme od napětí zdroje (to bude úbytek napětí na rezistoru) a vydělíme proudem LED (obvykle 15 - 20 mA).

Co když máme hodně LED diod, několik desítek, a napájecí zdroj neumožňuje zapojit všechny do série (není dostatečné napětí)? Poté na základě napětí zdroje určíme, kolik maximálně LED můžeme zapojit do série. Například pro 12 voltů je to 5 dvouvoltových LED diod. Proč ne 6? Ale také musí něco spadnout na omezovacím rezistoru. Zde vezmeme zbývající 2 volty (12 - 5x2) pro výpočet. Pro proud 15 mA bude odpor 2/0,015 = 133 Ohmů. Nejbližší standard je 150 ohmů. Nyní však můžeme zapojit libovolný počet těchto řetězců pěti LED a rezistoru. Tato metoda se nazývá paralelní sériové zapojení.

Pokud jsou LED různých značek, pak je kombinujeme tak, že v každé větvi jsou LED pouze JEDNOHO typu (nebo se stejným provozním proudem). V tomto případě není nutné udržovat stejná napětí, protože pro každou větev počítáme vlastní odpor.

Dále budeme uvažovat o stabilizovaném obvodu pro zapínání LED. Pojďme se dotknout výroby stabilizátoru proudu. Existuje mikroobvod KR142EN12 (cizí analog LM317), který vám umožňuje postavit velmi jednoduchý stabilizátor proudu. Pro připojení LED (viz obrázek) se hodnota odporu vypočítá jako R = 1,2 / I (1,2 je úbytek napětí ve stabilizátoru) To znamená, že při proudu 20 mA je R = 1,2 / 0,02 = 60 Ohmů. Stabilizátory jsou určeny pro maximální napětí 35 voltů. Je lepší je nepřetěžovat a dodávat maximálně 20 voltů. Při tomto rozsvícení např. bílé LED 3,3 voltu je možné napájet stabilizátor napětí od 4,5 do 20 voltů, přičemž proud na LED bude odpovídat konstantní hodnotě 20 mA. Při napětí 20V zjistíme, že k takovému stabilizátoru lze zapojit 5 bílých LED do série, aniž bychom se museli starat o napětí na každé z nich, proud v obvodu poteče 20mA (přepětí zhasne na stabilizátoru ).

Důležité! Zařízení s velkým počtem LED přenáší velký proud. Je přísně zakázáno připojovat takové zařízení k aktivnímu zdroji energie. V tomto případě se v místě připojení objeví jiskra, což vede k výskytu velkého proudového impulsu v obvodu. Tento impuls deaktivuje LED (zejména modré a bílé). Pokud LED diody pracují v dynamickém režimu (neustále se rozsvěcují, zhasínají a blikají) a tento režim je založen na použití relé, pak by mělo být zabráněno vzniku jiskry na kontaktech relé.

Každý řetěz by měl být sestaven z LED stejných parametrů a od stejného výrobce.
Také důležité! Změna okolní teploty ovlivňuje průtok proudu krystalem. Proto je vhodné vyrobit zařízení tak, aby proud procházející LED nebyl 20 mA, ale 17-18 mA. Ztráta jasu bude nepatrná, ale bude zajištěna dlouhá životnost.

Jak napájet LED ze sítě 220 V.

Zdálo by se, že vše je jednoduché: vložíme odpor do série a je to. Musíte si však pamatovat jednu důležitou vlastnost LED: maximální povolené zpětné napětí. U většiny LED je to asi 20 voltů. A když jej připojíte k síti s obrácenou polaritou (proud je střídavý, polovina cyklu jde v jednom směru a druhá polovina v opačném směru), bude na něj aplikováno plné amplitudové napětí sítě - 315 voltů ! Odkud toto číslo pochází? 220 V je efektivní napětí, ale amplituda je (odmocnina 2) = 1,41 krát větší.
Proto, abyste zachránili LED, musíte s ní umístit diodu v sérii, která nedovolí, aby k ní prošlo zpětné napětí.

Další možnost připojení LED ke zdroji 220V:

Nebo umístěte dvě LED diody zády k sobě.

Možnost napájení ze sítě se zhášecím rezistorem není nejoptimálnější: přes rezistor se uvolňuje značný výkon. Pokud použijeme rezistor 24 kOhm (maximální proud 13 mA), výkon rozptýlený přes něj bude asi 3 W. Zmenšíte ji na polovinu zapojením diody do série (teplo se pak uvolní pouze během jednoho půlcyklu). Dioda musí mít zpětné napětí minimálně 400 V. Při zapojení dvou čítačových LED (existují i ​​ty se dvěma krystaly v jednom pouzdře, většinou různých barev, jeden krystal je červený, druhý zelený) můžete dát dvě dvouwattové odpory, každý s dvojnásobným odporem.
Udělám výhradu, že pomocí vysokoodporového odporu (například 200 kOhm) můžete zapnout LED bez ochranné diody. Zpětný průrazný proud bude příliš nízký na to, aby způsobil zničení krystalu. Jas je samozřejmě velmi nízký, ale například pro osvětlení vypínače v ložnici ve tmě to bude docela stačit.
Vzhledem k tomu, že proud v síti je střídavý, můžete se vyhnout zbytečnému plýtvání elektřinou na ohřev vzduchu omezovacím odporem. Jeho roli může hrát kondenzátor, který prochází střídavým proudem, aniž by se zahříval. Proč tomu tak je, je samostatná otázka, kterou zvážíme později. Nyní potřebujeme vědět, že aby kondenzátor prošel střídavým proudem, musí jím projít oba půlcykly sítě. Ale LED vede proud pouze v jednom směru. To znamená, že umístíme běžnou diodu (nebo druhou LED) protiběžně k LED a přeskočí druhou polovinu cyklu.

Nyní jsme ale náš okruh odpojili od sítě. Na kondenzátoru zbývá nějaké napětí (až do plné amplitudy, pokud si pamatujeme, rovných 315 V). Aby nedošlo k náhodnému úrazu elektrickým proudem, opatříme paralelně ke kondenzátoru vysoce hodnotný vybíjecí rezistor (aby jím při běžném provozu protékal malý proud, aniž by došlo k jeho zahřívání), který po odpojení od sítě vybije kondenzátor ve zlomku sekundy. A na ochranu proti pulznímu nabíjecímu proudu nainstalujeme i nízkoodporový odpor. Bude také hrát roli pojistky, která se okamžitě spálí v případě náhodného selhání kondenzátoru (nic netrvá věčně, a to se také stává).

Kondenzátor musí být pro napětí alespoň 400 voltů, nebo speciální pro obvody střídavého proudu s napětím alespoň 250 voltů.
Co když chceme vyrobit LED žárovku z více LED? Všechny zapínáme sériově, na všechny stačí jedna čítačová dioda.

Dioda musí být navržena pro proud, který není menší než proud procházející LED diodami, a zpětné napětí nesmí být menší než součet napětí na diodách LED. Ještě lépe, vezměte sudý počet LED a zapněte je zády k sobě.

Na obrázku jsou v každém řetězci tři LED, ve skutečnosti jich může být více než tucet.
Jak vypočítat kondenzátor? Od amplitudového napětí sítě 315V odečteme součet úbytku napětí na LED (např. u tří bílých je to přibližně 12 voltů). Dostaneme úbytek napětí na kondenzátoru Up=303 V. Kapacita v mikrofaradech se bude rovnat (4,45*I)/Up, kde I je požadovaný proud přes LED v miliampérech. V našem případě pro 20 mA bude kapacita (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 µF. Paralelně můžete umístit dva kondenzátory 0,15 µF (150 nF).

Nejčastější chyby při zapojování LED

1. Připojte LED přímo ke zdroji napájení bez omezovače proudu (rezistor nebo speciální čip ovladače). Diskutováno výše. LED rychle selže kvůli špatně řízenému proudu.

2. Připojení LED zapojených paralelně ke společnému rezistoru. Jednak kvůli možnému rozptylu parametrů budou LED svítit různým jasem. Za druhé, a co je důležitější, pokud jedna z LED selže, proud druhé se zdvojnásobí a může se také spálit. Pokud používáte jeden rezistor, je vhodnější zapojit LED do série. Poté při výpočtu rezistoru ponecháme proud stejný (například 10 mA) a sečteme propustný úbytek napětí LED (například 1,8 V + 2,1 V = 3,9 V).

3. Zapínání LED v sérii, určené pro různé proudy. V tomto případě se jedna z LED buď opotřebuje nebo bude svítit slabě, v závislosti na aktuálním nastavení omezovacího odporu.

4. Instalace odporu s nedostatečným odporem. V důsledku toho je proud procházející LED diodou příliš vysoký. Vzhledem k tomu, že část energie je přeměněna na teplo v důsledku defektů v krystalové mřížce, stává se příliš velkým při vysokých proudech. Krystal se přehřívá, v důsledku čehož se výrazně snižuje jeho životnost. S ještě větším nárůstem proudu vlivem zahřívání oblasti pn-přechodu se snižuje vnitřní kvantová účinnost, klesá jas LED (to je patrné zejména u červených LED) a krystal se začíná katastrofálně hroutit.

5. Připojení LED k síti střídavého proudu (např. 220 V) bez opatření k omezení zpětného napětí. U většiny LED je maximální přípustné zpětné napětí asi 2 volty, zatímco napětí zpětného půlcyklu, když je LED uzamčena, vytváří na ní pokles napětí rovný napájecímu napětí. Existuje mnoho různých schémat, která eliminují destruktivní účinky zpětného napětí. Nejjednodušší z nich je diskutován výše.

6. Instalace nedostatečného výkonového rezistoru. V důsledku toho se rezistor velmi zahřeje a začne tavit izolaci vodičů, které se ho dotýkají. Pak se na něm barva připálí a nakonec vlivem vysoké teploty zkolabuje. Rezistor může bezpečně rozptýlit pouze výkon, pro který je navržen.

Blikající LED diody

Blikající LED (MSD) je LED s vestavěným integrovaným pulzním generátorem s frekvencí blikání 1,5 -3 Hz.
Navzdory své kompaktní velikosti obsahuje blikající LED čip polovodičového generátoru a některé další prvky. Za zmínku také stojí, že blikající LED je zcela univerzální - napájecí napětí takové LED se může pohybovat od 3 do 14 voltů pro vysokonapěťové a od 1,8 do 5 voltů pro nízkonapěťové jednotky.

Charakteristické vlastnosti blikajících LED diod:

Malé velikosti
Kompaktní světelná signalizace
Široký rozsah napájecího napětí (až 14 voltů)
Jiná emisní barva.

Některé verze blikajících diod LED mohou mít vestavěno několik (obvykle 3) vícebarevné diody LED s různými frekvencemi blikání.
Použití blikajících LED je opodstatněné u kompaktních zařízení, kde jsou kladeny vysoké nároky na rozměry radiových prvků a napájení - blikající LED jsou velmi ekonomické, jelikož elektronický obvod MSD je vyroben na MOS strukturách. Blikající LED může snadno nahradit celou funkční jednotku.

Konvenční grafické označení blikající LED na schématech zapojení se neliší od označení konvenční LED, kromě toho, že čáry šipek jsou tečkované a symbolizují vlastnosti blikání LED.

Když se podíváte skrz průhledné tělo blikající LED diody, všimnete si, že se skládá ze dvou částí. Na základně katody (záporný vývod) je umístěn krystal diody vyzařující světlo.
Čip generátoru je umístěn na základně anodové svorky.
Tři zlaté drátěné propojky spojují všechny části tohoto kombinovaného zařízení.

Je snadné odlišit MSD od běžné LED podle jeho vzhledu při pohledu na jeho tělo ve světle. Uvnitř MSD jsou dva substráty přibližně stejné velikosti. Na prvním z nich je krystalická kostka světelného zářiče ze slitiny vzácných zemin.
Pro zvýšení světelného toku, zaostření a tvarování vyzařovacího diagramu je použit parabolický hliníkový reflektor (2). V MSD má o něco menší průměr než v konvenční LED, protože druhá část pouzdra je obsazena substrátem s integrovaným obvodem (3).
Elektricky jsou oba substráty navzájem spojeny dvěma zlatými drátěnými propojkami (4). Pouzdro MSD (5) je vyrobeno z matného plastu rozptylujícího světlo nebo průhledného plastu.
Zářič v MSD ​​není umístěn na ose symetrie pouzdra, proto se pro zajištění rovnoměrného osvětlení nejčastěji používá monolitický barevný difuzní světlovod. Průhledné tělo se nachází pouze u velkoprůměrových MSD s úzkým vyzařovacím diagramem.

Čip generátoru se skládá z vysokofrekvenčního hlavního oscilátoru - pracuje neustále, jeho frekvence se podle různých odhadů pohybuje kolem 100 kHz. Spolu s RF generátorem pracuje logický hradlový dělič, který rozděluje vysokou frekvenci na hodnotu 1,5-3 Hz. Použití vysokofrekvenčního generátoru ve spojení s frekvenčním děličem je dáno tím, že realizace nízkofrekvenčního generátoru vyžaduje použití kondenzátoru s velkou kapacitou pro časovací obvod.

Pro dosažení vysoké frekvence na hodnotu 1-3 Hz jsou na logických prvcích použity děličky, které lze snadno umístit na malou plochu polovodičového krystalu.
Kromě hlavního RF oscilátoru a děliče je na polovodičovém substrátu vyroben elektronický spínač a ochranná dioda. Blikající LED, určené pro napájecí napětí 3-12 voltů, mají také zabudovaný omezovací odpor. Nízkonapěťové MSD nemají omezovací rezistor, ochranná dioda je nezbytná pro zabránění selhání mikroobvodu při záměně napájení.

Pro spolehlivý a dlouhodobý provoz vysokonapěťových MSD je vhodné omezit napájecí napětí na 9 voltů. S rostoucím napětím se zvyšuje ztrátový výkon MSD a následně se zvyšuje zahřívání polovodičového krystalu. V průběhu času může nadměrné teplo způsobit, že blikající LED rychle degraduje.

Funkčnost blikající LED můžete bezpečně zkontrolovat pomocí 4,5V baterie a 51ohmového odporu zapojeného do série s LED, s výkonem alespoň 0,25 W.

Funkčnost IR diody lze zkontrolovat pomocí kamery mobilního telefonu.
Zapneme fotoaparát v režimu snímání, zachytíme diodu na zařízení (například dálkovém ovladači) do rámečku, stiskneme tlačítka na dálkovém ovladači, pracovní IR dioda by v tomto případě měla blikat.

Na závěr byste měli věnovat pozornost takovým otázkám, jako je pájení a montáž LED. To jsou také velmi důležité otázky, které ovlivňují jejich životaschopnost.
LED a mikroobvody se obávají statického, nesprávného připojení a přehřátí, pájení těchto částí by mělo být co nejrychlejší. Měli byste používat nízkopříkonovou páječku s teplotou hrotu ne více než 260 stupňů a pájení by nemělo trvat déle než 3-5 sekund (doporučení výrobce). Při pájení by bylo dobré použít lékařskou pinzetu. LED je vyvedena pinzetou výše k tělu, což zajišťuje dodatečný odvod tepla z krystalu při pájení.
Nohy LED by měly být ohnuté s malým poloměrem (aby se nezlomily). Následkem složitých ohybů musí nohy u základny pouzdra zůstat v tovární poloze a musí být rovnoběžné a nenamáhané (jinak se krystal unaví a spadne z nohou).