Jó és rossz LED-huzalozási minták

A korábbi cikkekben a LED-ek csatlakoztatásával kapcsolatos különféle kérdéseket ismertették. De nem írhat mindent egy cikkben, ezért folytatnia kell ezt a témát. Itt a LED-ek bekapcsolásának különféle módjairól beszélünk.

Ahogy az említett cikkekben említettük, A LED egy aktuális eszköz, azaz az átmenő áramot ellenállásnak kell korlátoznia. Az ellenállás kiszámítását már leírtuk, itt nem fogjuk megismételni, de megadjuk a képletet, minden esetre újra.

1. ábra

Itt van. - tápfeszültség, Uad. - feszültségesés a LED-en, R - a korlátozó ellenállás ellenállása, I - áram a LED-en keresztül.

Az elmélet ellenére a kínai ipar mindenféle emléktárgyat, csecsebecsét és öngyújtót gyárt, amelyekben a LED korlátozott ellenállás nélkül világít: mindössze két vagy három lemezes elem és egy LED. Ebben az esetben az áramot az akkumulátor belső ellenállása korlátozza, amelynek teljesítménye egyszerűen nem elég a LED elégetéséhez.

De itt a kiégés mellett van egy másik kellemetlen tulajdonság - a LED-ek lebomlása, amelyek a leginkább a fehér és a kék LED-ekben rejlenek: egy idő után a ragyogás fényereje nagyon kicsi lesz, bár a LED-en keresztüli áram elég elég, névleges szinten.

Ez nem azt jelenti, hogy egyáltalán nem ragyog, a ragyogás alig észrevehető, de ez már nem zseblámpa. Ha névleges áramnál a lebomlás legkorábban egy év folyamatos lumineszcencia után következik be, akkor nagy áramerősségnél ez a jelenség fél órán belül várható. A LED ezen beépítését rossznak kell nevezni.

Egy ilyen rendszer csak az ellenállás, a forrasztás és a munkabérek megtakarításának vágyával magyarázható, ami hatalmas termelési léptékkel nyilvánvalóan igazolható. Ezenkívül egy öngyújtó vagy kulcstartó egyszeri és olcsó dolog: kifogyott a gáz vagy az akkumulátor - egyszerűen kidobták az emléktárgyat.

2. ábra. A séma rossz, de gyakran használják.

Nagyon érdekes dolgok merülnek fel (természetesen véletlenül), ha egy ilyen séma szerint a LED-et 12 V kimeneti feszültséggel és legalább 3 A áramforrással csatlakoztatják egy tápegységhez: villanó vaku jön létre, meglehetősen hangos pop, füst hallható, és fojtogató szag marad. Tehát emlékeztem erre a példázatra: „Lehet-e távcsövön keresztül a Napra nézni? Igen, de csak kétszer. Egyszer a bal szemmel, a másik a jobbval. ” Mellesleg, a LED-ek korlátozó ellenállás nélküli csatlakoztatása a kezdők körében a leggyakoribb hiba, és erről szeretnék figyelmeztetni.

A helyzet javításához hosszabbítsa meg a LED élettartamát, az áramkört kissé módosítani kell.

3. ábra: Jó elrendezés, helyes.

Ez egy olyan rendszer, amelyet jónak vagy helyesnek kell tekinteni. Annak ellenőrzéséhez, hogy az R1 ellenállás értéke helyesen van-e megadva, az 1. ábrán látható képlettel számolhatunk. Feltételezzük, hogy a 2V LED-en feszültségcsökkenés, 20 mA áram, 3V feszültség két ujj-elem használata miatt.

Általában nem kell arra törekednie, hogy az áramot a megengedett legnagyobb 20 mA-ra korlátozza, a LED-et alacsonyabb áramerősséggel, legalább legalább 15 ... 18 mm-es árammal lehet táplálni. Ebben az esetben a fényerő nagyon kismértékben csökken, amelyet az emberi szem az eszköz tulajdonságai miatt egyáltalán nem fog észrevenni, de a LED élettartama jelentősen megnő.

A rosszul bekapcsolt LED-ek másik példája megtalálható a különféle zseblámpákban, amelyek már hatalmasabbak, mint a kulcstartók és az öngyújtók. Ebben az esetben bizonyos számú, néha meglehetősen nagyméretű LED-et egyszerűen párhuzamosan csatlakoztatnak és korlátozó ellenállás nélkül is, amely szintén az akkumulátor belső ellenállásaként működik.Az ilyen zseblámpák meglehetősen gyakran javításra kerülnek, pontosan a LED-ek kialudása miatt.

4. ábra. Teljesen rossz kapcsolási rajz.

Úgy tűnik, hogy az 5. ábrán bemutatott helyzet javíthatja a helyzetet: Csak egy ellenállás, és úgy tűnik, hogy a dolgok jobbak lettek.

5. ábra. Ez már egy kicsit jobb.

De egy ilyen beépítés kissé segít. A helyzet az, hogy a természetben egyszerűen nem lehet két azonos félvezető eszközt megtalálni. Ez az oka annak, hogy például az azonos típusú tranzisztorok nyeresége eltérő, még akkor is, ha ugyanazon gyártási tételből származnak. A tirisztorok és a triákok szintén különböznek egymástól. Néhány könnyen nyitható, mások annyira nehézek, hogy el kell hagyni őket. Ugyanez mondható el a LED-ekről - két teljesen azonos, főleg három vagy egy egész csomó, egyszerűen lehetetlen megtalálni.

Megjegyzés a témához. Az SMD-5050 LED szerelvény adatlapján (három független LED egy házban) az 5. ábrán látható beépítés nem ajánlott. Hasonlóképpen, az egyes LED-ek paramétereinek szétszóródása miatt észlelhető a fényükben mutatkozó különbség. És úgy tűnik, egy esetben!

A LED-eknek természetesen nincs nyeresége, de van olyan fontos paraméter, mint a közvetlen feszültségesés. És még akkor is, ha a LED-eket egy technológiai tételből, egy csomagból veszik, akkor egyszerűen nem lesz két azonos egy. Ezért az összes LED-nek az árama különbözik. Az a LED, amelyben a legnagyobb áram lesz, és előbb vagy utóbb meghaladja a névlegeset, mindenki más előtt kigyullad.

E szerencsétlen esemény kapcsán az összes lehetséges áram a két fennmaradó LED-en keresztül megy keresztül, természetesen meghaladja a névleges értéket. Végül is az ellenállást "háromra", három LED-re számították ki. A megnövekedett áram fokozatosan melegíti a LED kristályokat, és a „gyengébb” is kiég. Az utolsó LED-nek sincs más választása, mint követõi példájának követése. Ilyen láncreakciót kapunk.

Ebben az esetben a "égés" szó egyszerűen az áramkör megszakítását jelenti. Előfordulhat, hogy az egyik LED-ben egy elemi rövidzárlat következik be, és a fennmaradó két LED-et elcsúsztatja. Természetesen biztosan kiment, bár túlélni fogják. Ilyen meghibásodás esetén az ellenállás intenzíven felmelegszik, és végül kiéghet.

Ennek elkerülése érdekében az áramkört kissé meg kell változtatni: mindegyik LED-hez telepítse a saját ellenállását, amelyet a 6. ábra mutat.

6. ábra. És így, a LED-ek nagyon hosszú ideig fognak működni.

Itt minden szükséges, az áramköri terv szabályai szerint: az egyes LED-ek áramát az ellenállás korlátozza. Egy ilyen áramkörben a LED-eken átáramló áramok függetlenek egymástól.

Ez a beépítés azonban nem vonz nagy lelkesedést, mivel az ellenállások száma megegyezik a LED-ek számával. De szeretnék több LED-et, és kevesebb ellenállást. Hogy lehet?

Ebből a helyzetből a kijárat meglehetősen egyszerű. Mindegyik LED-et sorba kapcsolt LED-ek lánccal kell cserélni, a 7. ábra szerint.

7. ábra A girlandok párhuzamos beillesztése.

Egy ilyen fejlesztés költsége a tápfeszültség növekedése lesz. Ha egy LED-hez csak egy volt elegendő, akkor akár két sorosan csatlakoztatott LED nem is meggyújtható az ilyen feszültségtől. Tehát milyen feszültségre van szükség a LED-ek koszorújának bekapcsolásához? Vagy más módon, hány LED csatlakoztatható egy energiaforráshoz például 12 V feszültséggel?

Megjegyzés. A továbbiakban a „koszorú” kifejezést nem csak karácsonyfa dekorációként kell érteni, hanem minden olyan LED világító eszközként, amelyben a LED-ek sorosan vagy párhuzamosan vannak csatlakoztatva. A lényeg az, hogy egynél több LED van. A koszorú, ez is egy koszorú Afrikában!

A kérdés megválaszolásához elegendő a tápfeszültséget egyszerűen elosztani a LED feszültségcsökkenésével. A feszültség kiszámításakor a legtöbb esetben 2 V-ot vesznek. Akkor kiderül, hogy 12/2 = 6.De ne felejtsük el, hogy a feszültségnek legalább egy részének meg kell maradnia az oltási ellenállásnak, legalább 2 voltnak.

Kiderül, hogy csak a 10 V marad a LED-eken, és a LED-ek száma 10/2 = 5 lesz. Ebben a helyzetben a 20 mA-es áram eléréséhez a korlátozó ellenállás névleges értékének 2V / 20mA = 100Ohm kell lennie. Az ellenállás teljesítménye P = U * I = 2V * 20mA = 40mW.

Ez a számítás igaz, ha a girlandban lévő LED-ek előre jelzett feszültsége a jelzés szerint 2V. Ezt az értéket gyakran veszik figyelembe a számításokban, mint átlagot. Valójában ez a feszültség a LED-ek típusától, a világosság színétől függ. Ezért a százszorszépek kiszámításakor a LED-ek típusára kell összpontosítania. A különféle típusú LED-ek feszültségcsökkenését a 8. ábrán látható táblázat mutatja.

8. ábra: Feszültségcsökkenés a különböző színű LED-eken.

Így egy 12 V-os tápfeszültséggel, levonva az áramkorlátozó ellenállás feszültségcsökkenését, összesen 10 / 3,7 = 2,7027 fehér LED csatlakoztatható. De nem vághatja le a LED darabját, így csak két LED csatlakoztatható. Ez az eredmény akkor érhető el, ha a feszültségcsökkenés maximális értékét a táblából vesszük.

Ha helyettesítjük a 3V-ot a számításban, akkor nyilvánvaló, hogy három LED csatlakoztatható. Ebben az esetben minden alkalommal gondosan el kell számolnia a korlátozó ellenállás ellenállását. Ha a valódi LED-ek feszültségcsökkenése 3,7 V, vagy esetleg magasabb, akkor a három LED nem világít. Tehát jobb, ha kettővel állunk meg.

Alapvetően nem számít, milyen színű lesz a LED-ek, csak a számítás során a LED-ek színétől függően különféle feszültségeséseket kell figyelembe vennie. A lényeg az, hogy egy áramra tervezték őket. Lehetetlen összeszerelni a LED-ek egységes girlandját, amelyeknek egy része 20 mA-es árammal, a másik része 10 mm-es.

Nyilvánvaló, hogy 20 mA-es feszültségnél a 10 mA-es névleges áramú LED-ek egyszerűen kiégnek. Ha az áramot 10 mA-ra korlátozza, akkor a 20 millimper nem világít világosan, például egy LED-es kapcsolóval: éjjel láthatja, nem délután.

Hogy megkönnyítsék magukat az élet, a rádióamatőrök különféle számológépes programokat dolgoznak ki, amelyek megkönnyítik a rutinszerű számításokat. Például, programok induktivitások kiszámításához, különféle típusú szűrők, áram-stabilizátorok. Van egy ilyen program a LED-es füzér kiszámításához. Egy ilyen program képernyőképe a 9. ábrán látható.

9. ábra: A „Calculation_resistance_resistor_Ledz_” program képernyőképe.

A program telepítés nélkül működik a rendszerben, csak le kell töltenie és használnia. Minden annyira egyszerű és egyértelmű, hogy a képernyőképet egyáltalán nem kell magyarázni. Természetesen az összes LED-nek azonos színűnek és azonos árammal kell rendelkeznie.

Lásd még egy korábban a weboldalon közzétett dokumentumot: Hogyan lehet a LED-et csatlakoztatni a világítási hálózathoz

A végállás-ellenállások természetesen jók. De csak akkor, ha tudjuk, hogy ezt a koszorút táplálja stabilizált forrás DC 12V, és a LED-ek átmenő árama nem haladja meg a kiszámított értéket. De mi van, ha egyszerűen nincs 12V feszültségű forrás?

Ilyen helyzet fordulhat elő például a fedélzeti hálózat 24 V feszültségű teherautó esetén. Az ilyen válsághelyzetből való kilépéshez egy áramerőstabilizátor segít, például: “SSC0018 - Állítható áramstabilizátor 20..600mA”. Megjelenése a 10. ábrán látható. Ilyen eszköz megvásárolható online áruházakban. A kibocsátás ára 140 ... 300 rubel: mindent az eladó képzeletétől és arroganciájától függ.

10. ábra: SSC0018 állítható áramszabályozó

A stabilizátor műszaki adatait a 11. ábra mutatja.

11. ábra: Az SSC0018 áramerősség-stabilizátor műszaki jellemzői

Kezdetben az SSC0018 áramerősség-stabilizátort LED-es világítótestekben történő felhasználásra fejlesztették ki, de kis akkumulátorok töltésére is használható. Az SSC0018 használata meglehetősen egyszerű.

A terhelési ellenállás az aktuális stabilizátor kimenetén nulla lehet, egyszerűen rövidre zárhatja a kimeneti kapcsokat. Végül is a stabilizátorok és az áramforrások nem félnek a rövidzárlattól. Ebben az esetben a kimeneti áram névleges lesz. Nos, ha 20 mA-t állít be, akkor annyi lesz.

A fentiekből arra következtethetünk, hogy egy milliméter egyenáram közvetlenül csatlakoztatható az áramerősség-stabilizátor kimenetéhez. Egy ilyen csatlakozást a legnagyobb mérési határértéktől kell indítani, mert senki sem tudja, hogy az áram milyen szabályozott. Ezután egyszerűen forgassa a hangoló ellenállást a kívánt áram beállításához. Természetesen ebben az esetben ne felejtse el csatlakoztatni az SSC0018 stabilizátort az áramellátáshoz. A 12. ábra az SSC0018 kapcsolási rajzát mutatja a párhuzamosan csatlakoztatott LED-ek tápellátására.

12. ábra. Csatlakozás párhuzamosan csatlakoztatott LED-ek táplálásához

Itt minden egyértelmű a diagramból. Négy, 20 mA fogyasztási áramú LED esetén a stabilizátor minden kimenetét 80 mA áramra kell állítani. Ebben az esetben az SSC0018 stabilizátor bemeneténél valamivel több feszültségre van szükség, mint az egy LED feszültségcsökkenésénél, amint azt fentebb már említettük. Természetesen nagyobb feszültség is megfelelő, de ez csak a stabilizátor chip további melegítéséhez vezet.

Megjegyzés. Ha az ellenállás általi áram korlátozása érdekében az áramellátás feszültsége kissé meghaladja a LED-ek teljes feszültségét, csak két voltot, akkor az SSC0018 jelenlegi stabilizátor normál működése esetén ennek a többletnek kissé nagyobbnak kell lennie. Legalább 3 ... 4 V, különben a stabilizátor szabályozóeleme egyszerűen nem nyílik ki.

A 13. ábra az SSC0018 stabilizátor csatlakoztatását szemlélteti, ha több sorozathoz csatlakoztatott LED-t használnak.

13. ábra: Soros karakterlánc táplálása az SSC0018 stabilizátoron keresztül

Az ábra a műszaki dokumentációból származik, ezért próbáljuk kiszámítani a girlandban levő LED-ek számát és az áramellátáshoz szükséges állandó feszültséget.

Az ábrán feltüntetett áram (350mA) azt a következtetést vonhatja le, hogy a koszorút erős fehér LED-ekből állítják össze, mivel - amint fentebb már említettük - az SSC0018 stabilizátor fő célja fényforrások. A fehér LED feszültségcsökkenése 3 ... 3,7 V tartományban van. A számításhoz a 3.7 V-os maximális értéket kell vennie.

Az SSC0018 stabilizátor maximális bemeneti feszültsége 50 V. Vonja le ezt az 5 V értéket, amely magának a stabilizátornak szükséges, 45 V marad. Ez a feszültség "megvilágítható" 45 / 3.7 = 12.1621621 ... LED-ek. Ezt nyilvánvalóan 12-re kell kerekíteni.

Lehet, hogy a LED-ek száma kevesebb. Ezután csökkenteni kell a bemeneti feszültséget (míg a kimeneti áram nem változik, 350mA marad, amint beállították), miért kellene 50 V-tól 3 LED-ig táplálnom, még erőteljes is? Az ilyen gúnyolódás kudarchoz vezethet, mivel az erős LED-ek semmiképpen sem olcsók. Milyen feszültség szükséges három nagy teljesítményű LED csatlakoztatásához azok számára, akik szeretnék, de ezek mindig megtalálhatók, maguk kiszámíthatják.

Az állítható stabilizátor SSC0018 eszköz elég jó. De az egész kérdés az, hogy mindig szükséges? És a készülék ára kissé zavaró. Mi lehet a kiút a helyzetből? Minden nagyon egyszerű. Kiváló áramszabályozó az integrált feszültségstabilizátorokból, például a 78XX vagy az LM317 sorozatból.

Egy ilyen feszültségstabilizátoron alapuló stabilizátor létrehozásához csak 2 alkatrészre van szükség. Valójában maga a stabilizátor és egyetlen ellenállás, amelynek ellenállása és teljesítménye segít kiszámítani a StabDesign programot, amelynek screenshotja a 14. ábrán látható.

kép 14. Az aktuális stabilizátor kiszámítása a StabDesign programmal.

A program nem igényel külön magyarázatot. A Típus legördülő menüben kiválasztja a stabilizátor típusát, az I sorban beállítja a szükséges áramot és megnyomja a Számítás gombot. Az eredmény az R1 ellenállás ellenállása és teljesítménye. Az ábrán a számítást 20 mA áramra végeztük.Ez az eset áll fenn, ha a LED-eket sorosan csatlakoztatják. Párhuzamos csatlakozás esetén az áramot a 12. ábrán látható módon kell kiszámítani.

Az Rн ellenállás helyett a LED-es koszorú van csatlakoztatva, amely az aktuális stabilizátor terhelését jelképezi. Még csak egyetlen LED csatlakoztatható. Ebben az esetben a katódot egy közös vezetékhez, az anódot pedig az R1 ellenálláshoz kell csatlakoztatni.

A figyelembe vett áram-stabilizátor bemeneti feszültsége 15 ... 39 V tartományban van, mivel a 7812 stabilizátort 12 V stabilizációs feszültséggel használják.

Úgy tűnik, hogy ez a LED-ekkel kapcsolatos történet vége. De vannak LED-csíkok is, amelyeket a következő cikkben tárgyalunk.

A cikk folytatása: LED szalag alkalmazás

Boris Aladyshkin