Výpočet napájacieho napätia LED je nevyhnutným krokom pre akýkoľvek projekt elektrického osvetlenia a našťastie je to jednoduché. Takéto merania sú potrebné na výpočet výkonu LED, pretože potrebujete poznať jeho prúd a napätie. Výkon LED sa vypočíta vynásobením prúdu napätím. V tomto prípade musíte byť pri práci s elektrickými obvodmi mimoriadne opatrní, a to aj pri meraní malých veličín. V článku sa budeme podrobne zaoberať otázkou, ako zistiť napätie, aby sa zabezpečila správna činnosť prvkov LED.
Prevádzka LED
LED diódy existujú v rôznych farbách, sú dve a tri farby, blikajú a menia farbu. Aby používateľ mohol naprogramovať postupnosť činnosti svietidla, používajú sa rôzne riešenia, ktoré priamo závisia od napájacieho napätia LED. Na rozsvietenie LED je potrebné minimálne napätie (prah), pričom jas bude úmerný prúdu. Napätie zapnutéLED sa mierne zvyšuje s prúdom, pretože existuje vnútorný odpor. Keď je prúd príliš vysoký, dióda sa zahrieva a vyhorí. Preto je prúd obmedzený na bezpečnú hodnotu.
Rezistor je umiestnený v sérii, pretože mriežka diód potrebuje oveľa vyššie napätie. Ak je U obrátené, netečie žiadny prúd, ale pri vysokom U (napr. 20 V) dôjde k vnútornej iskre (poruchy), ktorá zničí diódu.
Ako pri všetkých diódach prúd tečie cez anódu a vystupuje cez katódu. Na okrúhlych diódach má katóda kratší drôt a telo má katódovú bočnú dosku.
Závislosť napätia od typu žiarovky
S rozšírením vysokosvietivých LED diód navrhnutých na poskytovanie náhradných lámp pre komerčné a vnútorné osvetlenie dochádza k rovnakému, ak nie ešte väčšiemu, množeniu energetických riešení. So stovkami modelov od desiatok výrobcov je ťažké pochopiť všetky permutácie vstupných/výstupných napätí LED a hodnôt výstupného prúdu/výkonu, nehovoriac o mechanických rozmeroch a mnohých ďalších funkciách pre stmievanie, diaľkové ovládanie a ochranu obvodov.
Na trhu je veľa rôznych LED diód. Ich rozdiel je určený mnohými faktormi pri výrobe LED diód. Polovodičový make-up je faktorom, ale výrobná technológia a zapuzdrenie tiež zohrávajú hlavnú úlohu pri určovaní výkonu LED. Prvé LED diódy boli okrúhleako modely C (priemer 5 mm) a F (priemer 3 mm). Potom sa začali implementovať obdĺžnikové diódy a bloky, ktoré kombinujú niekoľko LED (sietí).
Pologuľovitý tvar je trochu ako lupa, ktorá určuje tvar svetelného lúča. Farba vyžarujúceho prvku zlepšuje difúziu a kontrast. Najbežnejšie označenia a tvar LED:
- A: červený priemer 3mm v držiaku pre CI.
- B: 5 mm červený priemer použitý na prednom paneli.
- C: fialová 5mm.
- D: dvojfarebná žltá a zelená.
- E: obdĺžnikový.
- F: žltá 3mm.
- G: biely vysoký jas 5 mm.
- H: červená 3mm.
- K- anóda: katóda, označená plochým povrchom v prírube.
- F: 4/100 mm anódový spojovací vodič.
- C: Reflexný pohár.
- L: Zakrivený tvar, ktorý pôsobí ako lupa.
Špecifikácia zariadenia
Súhrn rôznych parametrov LED a napájacieho napätia je v špecifikáciách predajcu. Pri výbere LED pre konkrétne aplikácie je dôležité pochopiť ich rozdiel. Existuje mnoho rôznych špecifikácií LED, z ktorých každá ovplyvní výber konkrétneho typu. Špecifikácie LED sú založené na farbe, U a prúde. LED diódy majú tendenciu poskytovať jednu farbu.
Farba vyžarovaná LED je definovaná z hľadiska jej maximálnej vlnovej dĺžky (lpk), čo je vlnová dĺžka, ktorá má maximálny svetelný výkon. Variácie procesu zvyčajne poskytujú vrcholové zmeny vlnovej dĺžky až do ±10 nm. Pri výbere farieb v špecifikácii LED je potrebné pripomenúť, že ľudské oko je najcitlivejšie na odtiene alebo farebné variácie okolo žltej/oranžovej oblasti spektra – od 560 do 600 nm. To môže ovplyvniť výber farby alebo polohy LED diód, čo priamo súvisí s elektrickými parametrami.
Prúd a napätie LED
Počas prevádzky majú LED diódy daný pokles U, ktorý závisí od použitého materiálu. Napájacie napätie LED diód v svietidle závisí aj od úrovne prúdu. LED diódy sú prúdom riadené zariadenia a úroveň svetla je funkciou prúdu, jeho zvýšenie zvyšuje svetelný výkon. Je potrebné zabezpečiť, aby prevádzka zariadenia bola taká, aby maximálny prúd neprekročil povolenú hranicu, čo môže viesť k nadmernému odvodu tepla v rámci samotného čipu, zníženiu svetelného toku a skráteniu životnosti. Väčšina LED diód vyžaduje externý odpor obmedzujúci prúd.
Niektoré LED môžu obsahovať sériový rezistor, takže aké napätie je potrebné na napájanie LED. LED diódy neumožňujú veľké inverzné U. Nikdy by nemalo prekročiť svoju uvedenú maximálnu hodnotu, ktorá je zvyčajne dosť malá. Ak existuje možnosť spätného U na LED, potom je lepšie zabudovať ochranu do obvodu, aby sa zabránilo poškodeniu. Zvyčajne to môžu byť jednoduché diódové obvody, ktoré poskytnú dostatočnú ochranu akejkoľvek LED. Nemusíte byť profík, aby ste to dostali.
Napájanie pre LED diódy
Osvetľovacie LED diódy sú napájané prúdom a ich svetelný tok je úmerný prúdu, ktorý nimi preteká. Prúd súvisí s napájacím napätím LED diód v svietidle. Niekoľko diód zapojených do série preteká cez ne rovnaký prúd. Ak sú zapojené paralelne, každá LED dostane rovnaké U, ale preteká nimi iný prúd v dôsledku disperzného efektu na charakteristiku prúd-napätie. Výsledkom je, že každá dióda vyžaruje iný svetelný výkon.
Pri výbere prvkov preto musíte vedieť, aké napätie majú LED diódy. Každý z nich vyžaduje na svoju činnosť približne 3 volty na svojich svorkách. Napríklad 5-diódová séria vyžaduje približne 15 voltov na svorkách. Na dodávanie regulovaného prúdu s dostatočným U, LEC používa elektronický modul nazývaný driver.
Sú dve riešenia:
- Externý ovládač nainštalovaný mimo svietidla s bezpečnostným napájaním s extra nízkym napätím.
- Vnútorná, zabudovaná do baterky, t.j. podjednotka s elektronickým modulom, ktorý reguluje prúd.
Tento ovládač môže byť napájaný 230 V (trieda I alebo trieda II) alebo Safety Extra Low U (trieda III), napríklad 24 V..
Výhody výberu napätia LED
Správny výpočet napájacieho napätia LED diód v lampe má 5 kľúčových výhod:
- Bezpečné ultranízke U, možno bez ohľadu na topočet LED diód. LED diódy musia byť inštalované v sérii, aby bola zaručená rovnaká úroveň prúdu v každej z nich z rovnakého zdroja. Výsledkom je, že čím viac LED, tým vyššie napätie na svorkách LED. Ak ide o externé ovládacie zariadenie, potom by precitlivené bezpečnostné napätie malo byť oveľa vyššie.
- Integrácia ovládača vo vnútri svietidiel umožňuje kompletnú inštaláciu systému s bezpečným extra nízkym napätím (SELV), bez ohľadu na počet svetelných zdrojov.
- Spoľahlivejšia inštalácia v štandarde zapojenia pre LED lampy zapojené paralelne. Budiče poskytujú dodatočnú ochranu najmä pred nárastom teploty, čo zaručuje dlhšiu životnosť pri rešpektovaní napájacieho napätia LED pre rôzne typy a prúdy. Bezpečnejšie uvedenie do prevádzky.
- Integrácia napájania LED do ovládača zabraňuje nesprávnemu zaobchádzaniu v teréne a zlepšuje jeho schopnosť vydržať horúcu zástrčku. Ak používateľ pripojí LED svetlo iba k externému ovládaču, ktorý je už zapnutý, môže to spôsobiť prepätie LED pri ich pripojení a tým ich zničenie.
- Jednoduchá údržba. Akékoľvek technické problémy sú ľahšie viditeľné v LED lampách so zdrojom napätia.
Výkon a rozptyl tepla
Keď je pokles U cez odpor dôležitý, musíte si vybrať správny odpor schopný rozptýliť požadovaný výkon. Spotreba20 mA sa môže zdať málo, ale vypočítaný výkon naznačuje opak. Takže napríklad pri poklese napätia 30 V musí rezistor rozptýliť 1400 ohmov. Výpočet straty energie P=(Ures x Ures) / R, kde:
- P - hodnota výkonu rozptýleného rezistorom, ktorý obmedzuje prúd v LED, W;
- U - napätie na rezistore (vo voltoch);
- R - hodnota odporu, Ohm.
P=(28 x 28) / 1400=0,56 W.
1W LED zdroj by dlho nevydržal prehrievanie a 2W by tiež zlyhal príliš rýchlo. V tomto prípade musia byť dva odpory 2700Ω/0,5W (alebo dva odpory 690Ω/0,5W v sérii) zapojené paralelne, aby sa rovnomerne rozložilo odvádzanie tepla.
Ovládanie tepla
Nájdenie optimálneho výkonu pre váš systém vám pomôže dozvedieť sa viac o regulácii tepla potrebnej na spoľahlivú prevádzku LED, pretože LED diódy generujú teplo, ktoré môže byť pre zariadenie veľmi škodlivé. Príliš veľa tepla spôsobí, že LED budú produkovať menej svetla a tiež skráti životnosť. Pre 1 wattovú LED sa odporúča hľadať 3 štvorcových palcov chladič pre každý watt LED.
V súčasnosti priemysel LED rastie pomerne rýchlym tempom a je dôležité poznať rozdiel v LED. Toto je všeobecná otázka, pretože produkty sa môžu pohybovať od veľmi lacných až po drahé. Pri kúpe lacných LED diód musíte byť opatrní, pretože môžu fungovať.vynikajúce, ale spravidla nefungujú dlho a rýchlo horia kvôli zlým parametrom. Pri výrobe LED diód výrobca uvádza v pasoch charakteristiky s priemernými hodnotami. Z tohto dôvodu kupujúci nie vždy poznajú presné charakteristiky LED, pokiaľ ide o svetelný tok, farbu a priepustné napätie.
Určenie dopredného napätia
Skôr ako zistíte napájacie napätie LED, nastavte príslušné nastavenia multimetra: prúd a U. Pred testovaním nastavte odpor na najvyššiu hodnotu, aby ste predišli vyhoreniu LED. Dá sa to urobiť jednoducho: upnite káble multimetra, nastavte odpor, kým prúd nedosiahne 20 mA a upravte napätie a prúd. Na meranie dopredného napätia LED diód budete potrebovať:
- LED diódy na testovanie.
- Zdroj U LED s parametrami vyššími ako LED s konštantným napätím.
- Multimeter.
- Aligátorové svorky na držanie LED na testovacích kábloch, aby sa určilo napájacie napätie LED v svietidlách.
- Wires.
- 500 alebo 1000 ohmový variabilný odpor.
Primárny prúd modrej LED bol 3,356 V pri 19,5 mA. Ak sa použije napätie 3,6V, hodnota odporu, ktorý sa má použiť, sa vypočíta podľa vzorca R=(3,6V-3,356V) / 0,0195A)=12,5 ohmov. Ak chcete merať vysokovýkonné LED diódy, vykonajte rovnaký postup a nastavte prúd rýchlym podržaním hodnoty na multimetri.
Meranie napájacieho napätia smd LED vysoko> 350 mA jednosmerný prúd môže byť trochu komplikovaný, pretože keď sa rýchlo zahrejú, U drasticky klesne. To znamená, že prúd bude vyšší pre dané U. Ak používateľ nemá čas, bude musieť pred opätovným meraním ochladiť LED na izbovú teplotu. Môžete použiť 500 ohm alebo 1 k ohm. Na dosiahnutie hrubého a jemného doladenia alebo na zapojenie vyššieho a nižšieho rozsahu variabilného odporu do série.
Alternatívna definícia napätia
Prvým krokom na výpočet spotreby energie LED je určenie napätia LED. Ak nie je po ruke žiadny multimeter, môžete si preštudovať údaje výrobcu a nájsť pas U bloku LED. Prípadne môžete odhadnúť U na základe farby LED diód, napríklad napájacie napätie bielej LED je 3,5 V.
Po zmeraní napätia LED sa určí prúd. Dá sa merať priamo multimetrom. Údaje výrobcu uvádzajú hrubý odhad prúdu. Potom môžete veľmi rýchlo a jednoducho vypočítať spotrebu energie LED diód. Ak chcete vypočítať spotrebu energie LED, jednoducho vynásobte U LED (vo voltoch) prúdom LED (v ampéroch).
Výsledkom, meraným vo wattoch, je výkon, ktorý LED diódy spotrebujú. Napríklad, ak má LED dióda U 3,6 a prúd 20 miliampérov, spotrebuje 72 miliwattov energie. V závislosti od veľkosti a rozsahu projektu môžu byť hodnoty napätia a prúdu merané v menších alebo väčších jednotkách ako základný prúd alebo watty. Môže sa vyžadovať prevod jednotiek. Pri týchto výpočtoch nezabúdajte, že 1 000 miliwattov sa rovná jednému wattu a 1 000 miliampérov sa rovná jednému ampéru.
Test LED s multimetrom
Na otestovanie LED a zistenie, či funguje a akú farbu si vybrať - sa používa multimeter. Musí mať funkciu testovania diód, čo je označené symbolom diódy. Potom na testovanie pripevnite meracie káble multimetra na nohy LED:
- Zapojte čierny kábel na katóde (-) a červený kábel na anóde (+), ak sa používateľ pomýli, LED sa nerozsvieti.
- Dodávajú malý prúd do snímačov a ak vidíte, že LED dióda mierne svieti, potom funguje.
- Pri kontrole multimetra musíte zvážiť farbu LED. Napríklad žltý (jantárový) test LED – prahové napätie LED je 1636 mV alebo 1,636 V. Ak sa testuje biela LED alebo modrá LED, prahové napätie je vyššie ako 2,5 V alebo 3 V.
Na testovanie diódy musí byť indikátor na displeji medzi 400 a 800 mV v jednom smere a nesmie sa zobrazovať v opačnom smere. Normálne LED diódy majú prahovú hodnotu U, ako je popísané v tabuľke nižšie, ale pre rovnakú farbu môžu byť výrazné rozdiely. Maximálny prúd je 50 mA, ale neodporúča sa prekročiť 20 mA. Pri 1-2 mA už diódy dobre svietia. Prahová LED U
| typ LED | V až 2 mA | V až 20 mA |
| Infračervené | 1, 05 | 1.2 |
| Napájacie napätie červenej LED | 1, 8 | 2, 0 |
| Yellow | 1, 9 | 2, 1 |
| Green | 1, 8 | 2, 4 |
| White | 2, 7 | 3, 2 |
| Modrá | 2, 8 | 3, 5 |
Keď je batéria úplne nabitá, prúd je iba 0,7 mA pri 3,8 V. V posledných rokoch dosiahli LED diódy významný pokrok. Existujú stovky modelov s priemerom 3 mm a 5 mm. Existujú výkonnejšie diódy s priemerom 10 mm alebo v špeciálnych prípadoch, ako aj diódy pre montáž na dosku plošných spojov do dĺžky 1 mm.
Spúšťacie LED diódy zo striedavého prúdu
LED diódy sa vo všeobecnosti považujú za zariadenia na jednosmerný prúd, ktoré fungujú na niekoľko voltov jednosmerného prúdu. V aplikáciách s nízkou spotrebou energie s malým počtom LED je to úplne prijateľný prístup, ako sú mobilné telefóny napájané jednosmernou batériou, ale iné aplikácie, ako napríklad lineárny pásový osvetľovací systém siahajúci 100 m okolo budovy, nemôžu s týmto usporiadaním fungovať.
Pohon jednosmerného prúdu trpí stratami vzdialenosti, čo si vyžaduje vyšší pohon U od začiatku aďalšie regulátory, ktoré strácajú energiu. AC uľahčuje použitie transformátorov na zníženie U na 240 V AC alebo 120 V AC z kilovoltov používaných v elektrických vedeniach, čo je oveľa problematickejšie pre jednosmerný prúd. Spustenie akéhokoľvek typu LED so sieťovým napätím (napr. 120 V AC) vyžaduje elektroniku medzi zdrojom napájania a samotnými zariadeniami, aby sa zabezpečilo konštantné U (napr. 12 V DC). Schopnosť riadiť viacero LED je dôležitá.
Spoločnosť Lynk Labs vyvinula technológiu, ktorá vám umožňuje napájať LED zo striedavého napätia. Novým prístupom je vývoj AC LED diód, ktoré možno ovládať priamo zo zdroja striedavého prúdu. Mnoho samostatných svietidiel LED má jednoducho transformátor medzi nástennou zásuvkou a svietidlom, ktorý poskytuje požadovanú konštantnú hodnotu U.
Niekoľko spoločností vyvinulo LED žiarovky, ktoré sa naskrutkujú priamo do štandardných objímok, ale vždy obsahujú aj miniatúrne obvody, ktoré konvertujú striedavý prúd na jednosmerný skôr, než sa privedú k LED.
Štandardná červená alebo oranžová LED má prah U 1,6 až 2,1 V, pre žlté alebo zelené LED je napätie od 2,0 do 2,4 V a pre modré, ružové alebo biele je toto napätie približne 3,0 až 3,6 V. Tabuľka nižšie uvádza niektoré typické napätia. Hodnoty v zátvorkách zodpovedajú najbližším normalizovanýmhodnoty v sérii E24.
Špecifikácie napájacieho napätia pre LED diódy sú uvedené v tabuľke nižšie.
Symboly:
- STD – štandardná LED;
- HL - LED s vysokým jasom;
- FC – nízka spotreba.
Tieto údaje sú dostatočné na to, aby si používateľ mohol nezávisle určiť potrebné parametre zariadenia pre projekt osvetlenia.
