Labas un sliktas LED vadu shēmas

Iepriekšējos rakstos ir aprakstīti dažādi ar gaismas diožu pievienošanu saistīti jautājumi. Bet jūs nevarat visu uzrakstīt vienā rakstā, tāpēc jums ir jāturpina šī tēma. Šeit mēs runāsim par dažādiem veidiem, kā ieslēgt gaismas diodes.

Kā minēts minētajos rakstos, Gaismas diode ir pašreizējā ierīce, t.i. caur to esošo strāvu jāierobežo ar rezistoru. Kā aprēķināt šo rezistoru, tas jau ir aprakstīts, mēs šeit neatkārtosimies, bet mēs katram gadījumam vēlreiz piešķirsim formulu.

1. attēls

Šeit ir augšā. - barošanas spriegums, Uad. - sprieguma kritums visā LED, R - ierobežojošā rezistora pretestība, I - strāva caur LED.

Tomēr, neskatoties uz visu teoriju, Ķīnas rūpniecība ražo visu veidu suvenīrus, piekariņus, šķiltavas, kurās gaismas diode tiek ieslēgta bez ierobežojoša rezistora: tikai divas vai trīs disku baterijas un viena gaismas diode. Šajā gadījumā strāvu ierobežo akumulatora iekšējā pretestība, kuras jauda vienkārši nav pietiekama, lai sadedzinātu LED.

Bet šeit, papildus izdegšanai, ir vēl viens nepatīkams īpašums - gaismas diožu degradācija, kas raksturīgākā baltajām un zilajām gaismas diodēm: pēc kāda laika mirdzuma spilgtums kļūst ļoti mazs, lai gan strāva caur gaismas diodi plūst pietiekami, nominālajā līmenī.

Tas nenozīmē, ka tas nemaz nespīd, mirdzums ir tik tikko pamanāms, bet tas vairs nav lukturītis. Ja pie nominālās strāvas degradācija notiek ne ātrāk kā pēc nepārtrauktas luminiscences gada, tad ar lielu strāvu šo parādību var sagaidīt pusstundas laikā. Šo gaismas diodes iekļaušanu vajadzētu saukt par sliktu.

Šādu shēmu var izskaidrot tikai ar vēlmi ietaupīt uz viena rezistora, lodēšanas un darbaspēka izmaksām, kas acīmredzami ir pamatoti ar lielu ražošanas apjomu. Turklāt šķiltavas vai atslēgu piekariņš ir vienreizēja, lēta lieta: beigusies gāze vai izlādējies akumulators - viņi vienkārši izmeta suvenīru.

2. attēls. Shēma ir slikta, taču to izmanto diezgan bieži.

Iznāk ļoti interesantas lietas (protams, nejauši), ja pēc šādas shēmas jūs pieslēdzat gaismas diodi barošanas avotam ar izejas spriegumu 12V un strāvu vismaz 3A: notiek mirgojoša zibspuldze, dzirdams diezgan skaļš pops, dzirdami dūmi un paliek nosmakoša smaka. Tāpēc es atceros šo līdzību: “Vai ir iespējams paskatīties uz Sauli caur teleskopu? Jā, bet tikai divas reizes. Vienu reizi ar kreiso aci, otru ar labo. ” Starp citu, LED pievienošana bez ierobežojoša rezistora ir visizplatītākā kļūda iesācēju vidū, un par to es gribētu brīdināt.

Lai labotu šo situāciju, pagariniet gaismas diodes kalpošanas laiku, ķēde ir nedaudz jāmaina.

3. attēls. Labs izkārtojums, pareizs.

Tā ir šāda shēma, kas jāuzskata par labu vai pareizu. Lai pārbaudītu, vai rezistora R1 vērtība ir norādīta pareizi, varat izmantot formulu, kas parādīta 1. attēlā. Mēs pieņemam, ka LED 2V sprieguma kritums, strāvas stiprums 20mA, spriegums 3V, pateicoties divu pirkstu bateriju lietošanai.

Parasti jums nav jācenšas ierobežot strāvu līdz maksimāli pieļaujamajam 20 mA līmenim, jūs varat darbināt gaismas diodi ar zemāku strāvu, labi, vismaz ar miliampēru 15 ... 18. Šajā gadījumā būs ļoti neliels spilgtuma samazinājums, ko cilvēka acs ierīces īpašību dēļ nemaz nepamanīs, bet LED darbības laiks ievērojami palielināsies.

Vēl viens slikti ieslēgtu gaismas diožu piemērs ir atrodams dažādos lukturīšos, kas jau ir jaudīgāki nekā atslēgu piekariņi un šķiltavas. Šajā gadījumā noteikts skaits gaismas diožu, dažreiz diezgan lieli, ir vienkārši savienoti paralēli un arī bez ierobežojoša rezistora, kas atkal darbojas kā akumulatora iekšējā pretestība.Šādi lukturīši diezgan bieži nonāk remontā tieši gaismas diožu izdegšanas dēļ.

4. attēls. Absolūti slikta elektroinstalācijas shēma.

Liekas, ka situāciju var izlabot 5. attēlā parādītais: Tikai viens rezistors, un, šķiet, ka lietas uzlabojās.

5. attēls. Tas jau ir nedaudz labāk.

Bet šāda iekļaušana nedaudz palīdzēs. Fakts ir tāds, ka dabā vienkārši nav iespējams atrast divas identiskas pusvadītāju ierīces. Tāpēc, piemēram, viena veida tranzistoriem ir atšķirīgs ieguvums, pat ja tie ir no vienas produkcijas partijas. Tiristori un triaki arī ir atšķirīgi. Daži no tiem atveras viegli, bet citi ir tik smagi, ka no tiem jāatsakās. To pašu var teikt par gaismas diodēm - divus absolūti identiskus, it īpaši trīs vai veselu ķekaru, vienkārši nav iespējams atrast.

Piezīme par tēmu. Datu lapā SMD-5050 LED montāžai (trīs neatkarīgas gaismas diodes vienā korpusā) nav ieteicama iekļaušana 5. attēlā. Tāpat kā atsevišķu gaismas diožu parametru izkliedes dēļ var būt manāma atšķirība to mirdzumā. Un šķiet, vienā gadījumā!

Gaismas diodēm, protams, nav ieguvuma, taču ir tik svarīgs parametrs kā tiešs sprieguma kritums. Un pat ja gaismas diodes tiek ņemtas no vienas tehnoloģiskās partijas, no viena iepakojuma, tad tajā vienkārši nebūs divu identisku. Tāpēc visu gaismas diožu strāva būs atšķirīga. LED, kurā strāva būs vislielākā un agrāk vai vēlāk pārsniegs nominālo, iedegsies pirms visiem pārējiem.

Saistībā ar šo neveiksmīgo notikumu visa iespējamā strāva izies caur diviem izdzīvojušajiem gaismas diodēm, dabiski pārsniedzot nominālo. Galu galā rezistors tika aprēķināts "trīs", trim LED. Paaugstināta strāva palielinās LED kristālu sildīšanu, un izdeg arī tas, kas ir “vājāks”. Arī pēdējam gaismas diodei nav citas izvēles, kā sekot savu biedru piemēram. Tiek iegūta šāda ķēdes reakcija.

Šajā gadījumā vārds "sadedzināt" nozīmē vienkārši pārtraukt ķēdi. Bet var gadīties, ka vienā no gaismas diodēm rodas elementārs īssavienojums, manevrējot atlikušās divas gaismas diodes. Protams, viņi noteikti izies, kaut arī izdzīvos. Ar šādu nepareizu darbību rezistors intensīvi sakarst, un galu galā tas var izdegt.

Lai tas nenotiktu, ķēde ir nedaudz jāmaina: katram LED jāinstalē savs rezistors, kas parādīts 6. attēlā.

6. attēls. Tātad gaismas diodes kalpos ļoti ilgi.

Šeit viss notiek pēc nepieciešamības, tas viss notiek saskaņā ar ķēdes projektēšanas noteikumiem: katra LED strāvu ierobežos tā rezistors. Šādā ķēdē strāvas caur gaismas diodēm ir neatkarīgas viena no otras.

Bet šī iekļaušana neizraisa lielu entuziasmu, jo rezistoru skaits ir vienāds ar gaismas diožu skaitu. Bet es gribētu, lai būtu vairāk gaismas diožu un mazāk rezistoru. Kā būt?

Izeja no šīs situācijas ir diezgan vienkārša. Katra gaismas diode jāaizstāj ar virkni savienotu gaismas diožu ķēdi, kā parādīts 7. attēlā.

7. attēls. Vītņu paralēla iekļaušana.

Šāda uzlabojuma izmaksas būs barošanas sprieguma palielināšanās. Ja vienai LED pietiek tikai ar vienu voltu, tad no šāda sprieguma nevar aizdegties pat divas virknē savienotas LED. Tātad, kāds spriegums ir nepieciešams, lai ieslēgtu gaismas diožu vītni? Vai citā veidā, cik daudz gaismas diožu var savienot ar enerģijas avotu ar spriegumu, piemēram, 12 V?

Piezīme. Turpmāk ar terminu “vītne” jāsaprot ne tikai kā eglīšu rotājums, bet arī kā jebkura apgaismojuma LED ierīce, kurā gaismas diodes ir savienotas virknē vai paralēli. Galvenais ir tas, ka ir vairāk nekā viens LED. Vītne, tā ir arī vītne Āfrikā!

Lai iegūtu atbildi uz šo jautājumu, ir pietiekami vienkārši sadalīt barošanas spriegumu ar sprieguma kritumu uz gaismas diodes. Vairumā gadījumu, aprēķinot šo spriegumu, tiek ņemts 2V. Tad izrādās 12/2 = 6.Bet neaizmirstiet, ka daļai sprieguma jāpaliek rūdīšanas pretestībai, vismaz volt 2.

Izrādās, ka gaismas diodēm paliek tikai 10 V, un gaismas diožu skaits kļūst 10/2 = 5. Šajā situācijā, lai iegūtu strāvu 20 mA, ierobežojošajam rezistoram ir jābūt 2V / 20mA = 100Ohm. Rezistora jauda būs P = U * I = 2V * 20mA = 40mW.

Šāds aprēķins ir diezgan patiess, ja gaismā virzošo gaismas diožu priekšējais spriegums, kā norādīts, ir 2V. Tieši šo vērtību aprēķinos bieži ņem kā vidējo. Bet patiesībā šis spriegums ir atkarīgs no gaismas diožu veida, no mirdzuma krāsas. Tāpēc, aprēķinot margrietiņas, jums vajadzētu koncentrēties uz gaismas diožu veidu. Dažāda veida gaismas diožu sprieguma kritumi ir parādīti 8. attēlā parādītajā tabulā.

8. attēls. Sprieguma kritums dažādu krāsu gaismas diodēs.

Tādējādi ar 12 V barošanas spriegumu, atskaitot sprieguma kritumu visā strāvu ierobežojošajā rezistorā, kopā var pieslēgt 10 / 3,7 = 2,7027 baltas gaismas diodes. Bet jūs nevarat nogriezt gaismas diodes gabalu, tāpēc var pievienot tikai divas gaismas diodes. Šis rezultāts tiek iegūts, ja no tabulas ņemsim maksimālo sprieguma krituma vērtību.

Ja aprēķinā mēs aizstājam 3V, tad ir acīmredzami, ka var savienot trīs gaismas diodes. Šajā gadījumā katru reizi ir cītīgi jāaprēķina ierobežojošā rezistora pretestība. Ja izrādās, ka īstām gaismas diodēm sprieguma kritums ir 3,7 V vai varbūt lielāks, trīs gaismas diodes var neiedegties. Tāpēc labāk ir apstāties pie diviem.

Pamatīgi nav svarīgi, kāda būs gaismas diožu krāsa, tikai aprēķinot, jums būs jāņem vērā dažādi sprieguma kritumi atkarībā no gaismas diožu krāsas. Galvenais ir tas, ka tie ir paredzēti vienai strāvai. Nav iespējams salikt secīgu gaismas diožu vītni, no kurām dažām strāva ir 20 mA, bet citai - 10 miliamperi.

Ir skaidrs, ka pie strāvas 20 mA gaismas diodes ar nominālo strāvu 10 mA vienkārši izdeg. Ja jūs ierobežojat strāvu līdz 10 mA, tad 20 milimetru amplitūda neiedegas spilgti, piemēram, slēdzī ar LED: jūs varat redzēt naktī, nevis pēcpusdienā.

Lai atvieglotu dzīvi pašiem, radioamatieri izstrādā dažādas kalkulatoru programmas, kas atvieglo visa veida ikdienas aprēķinus. Piemēram, programmas induktivitātes aprēķināšanai, dažāda veida filtri, strāvas stabilizatori. Ir šāda programma LED vītņu aprēķināšanai. Šādas programmas ekrānuzņēmums ir parādīts 9. attēlā.

9. attēls. Programmas “Calculation_resistance_resistor_Ledz_” ekrānuzņēmums.

Programma darbojas bez instalēšanas sistēmā, jums to vienkārši nepieciešams lejupielādēt un lietot. Viss ir tik vienkārši un skaidri, ka ekrānuzņēmuma skaidrojums vispār nav vajadzīgs. Protams, visiem gaismas diodēm jābūt vienā krāsā un ar vienādu strāvu.

Skatīt arī no iepriekš vietnē publicēta: Kā savienot gaismas diodi ar apgaismojuma tīklu

Limita rezistori, protams, ir labi. Bet tikai tad, kad būs zināms, ka šī vītne darbosies stabilizēts avots DC 12 V, un strāva caur gaismas diodēm nepārsniegs aprēķināto vērtību. Bet ko tad, ja vienkārši nav avota ar spriegumu 12V?

Šāda situācija var rasties, piemēram, kravas automašīnā ar 24 V spriegumu borta tīklā. Lai izkļūtu no šīs krīzes situācijas, strāvas stabilizators palīdzēs, piemēram, “SSC0018 - regulējams strāvas stabilizators 20..600mA”. Tās izskats ir parādīts 10. attēlā. Šādu ierīci var iegādāties tiešsaistes veikalos. Emisijas cena ir 140 ... 300 rubļu: tas viss ir atkarīgs no pārdevēja iztēles un augstprātības.

10. attēls. Regulējams strāvas regulators SSC0018

Stabilizatora specifikācijas ir parādītas 11. attēlā.

11. attēls. Strāvas stabilizatora SSC0018 tehniskie parametri

Sākotnēji strāvas stabilizators SSC0018 tika izstrādāts izmantošanai LED apgaismes ķermeņos, bet to var izmantot arī nelielu akumulatoru uzlādēšanai. SSC0018 lietošana ir diezgan vienkārša.

Slodzes pretestība pie strāvas stabilizatora izejas var būt nulle, jūs varat vienkārši īsslēgt izejas spailes. Galu galā stabilizatori un strāvas avoti nebaidās no īssavienojumiem. Šajā gadījumā izejas strāva tiks nomināla. Nu, ja jūs iestatāt 20mA, tad tik daudz būs.

No visa iepriekšminētā mēs varam secināt, ka līdzstrāvas miliammetru var tieši savienot ar strāvas stabilizatora izeju. Šāds savienojums jāuzsāk no lielākās mērīšanas robežas, jo neviens nezina, kāda strāva tur tiek regulēta. Tālāk vienkārši pagrieziet tūninga pretestību, lai iestatītu nepieciešamo strāvu. Šajā gadījumā, protams, neaizmirstiet pieslēgt strāvas stabilizatoru SSC0018 pie barošanas avota. 12. attēlā parādīta SSC0018 elektroinstalācijas shēma paralēli savienotu gaismas diožu barošanai.

12. attēls. Paralēli savienotu gaismas diožu barošanas savienojums

Šeit viss ir skaidrs no diagrammas. Četrām gaismas diodēm ar patēriņa strāvu 20 mA, katrai stabilizatora izejai jābūt iestatītai uz strāvu 80 mA. Šajā gadījumā pie stabilizatora SSC0018 ieejas ir nepieciešams nedaudz vairāk sprieguma nekā sprieguma kritums uz vienas gaismas diodes, kā minēts iepriekš. Protams, ir piemērots lielāks spriegums, taču tas tikai novedīs pie stabilizatora mikroshēmas papildu sildīšanas.

Piezīme. Ja, lai ierobežotu strāvu ar rezistoru, strāvas avota spriegumam vajadzētu nedaudz pārsniegt kopējo spriegumu pie gaismas diodēm, tikai diviem voltiem, tad normālam strāvas stabilizatora SSC0018 darbībai šim pārsniegumam vajadzētu būt nedaudz lielākam. Ne mazāk kā 3 ... 4V, pretējā gadījumā stabilizatora regulēšanas elements vienkārši neatveras.

13. attēlā parādīts SSC0018 stabilizatora savienojums, ja tiek izmantots vairāku sērijveidā savienotu gaismas diožu vītne.

13. attēls. Sērijas virknes darbināšana caur SSC0018 stabilizatoru

Skaitlis ir ņemts no tehniskās dokumentācijas, tāpēc mēģināsim aprēķināt gaismas diožu skaitu vītnē un pastāvīgo spriegumu, kas nepieciešams no barošanas avota.

Diagrammā norādītā strāva - 350mA - ļauj secināt, ka vītne ir samontēta no jaudīgām baltām gaismas diodēm, jo, kā minēts iepriekš, SSC0018 stabilizatora galvenais mērķis ir apgaismojuma avoti. Baltā gaismas diodes sprieguma kritums ir 3 ... 3,7 V robežās. Aprēķinam vajadzētu ņemt maksimālo vērtību 3,7 V.

Stabilizatora SSC0018 maksimālais ieejas spriegums ir 50 V. Atņemiet no šīs 5 V vērtības, kas nepieciešama pašam stabilizatoram, paliek 45 V. Šo spriegumu var "apgaismot" 45 / 3.7 = 12.1621621 ... LED. Acīmredzot to vajadzētu noapaļot līdz 12.

Gaismas diožu skaits var būt mazāks. Tad ievades spriegums būs jāsamazina (kamēr izejas strāva nemainīsies, tā saglabāsies 350mA, kā tas tika noregulēts), kāpēc gan man vajadzētu piegādāt 50 V līdz 3 gaismas diodes, pat jaudīgas? Šāda ņirgāšanās var beigties ar neveiksmi, jo jaudīgi gaismas diodes nekādā ziņā nav lēti. Kāds spriegums būs nepieciešams trīs jaudīgu gaismas diožu pievienošanai tiem, kas vēlas, taču tos vienmēr var atrast, viņi paši var aprēķināt.

Regulējama strāvas stabilizatora SSC0018 ierīce ir diezgan laba. Bet viss jautājums ir, vai tas vienmēr ir vajadzīgs? Un ierīces cena ir nedaudz mulsinoša. Kāda var būt izeja no šīs situācijas? Viss ir ļoti vienkārši. Lielisks strāvas regulators tiek iegūts no integrētiem sprieguma stabilizatoriem, piemēram, 78XX vai LM317 sērijas.

Lai izveidotu šādu strāvas stabilizatoru, kura pamatā ir sprieguma stabilizators, ir vajadzīgas tikai 2 daļas. Faktiski pats stabilizators un viens atsevišķs rezistors, kura pretestība un jauda palīdzēs aprēķināt StabDesign programmu, kuras ekrānuzņēmums ir parādīts 14. attēlā.

Zīmējums 14. Pašreizējā stabilizatora aprēķins, izmantojot programmu StabDesign.

Programma neprasa īpašus paskaidrojumus. Nolaižamajā izvēlnē Tips tiek izvēlēts stabilizatora tips, rindā Iн tiek iestatīta vajadzīgā strāva un tiek nospiesta poga Aprēķināt. Rezultāts ir rezistora R1 pretestība un tā jauda. Attēlā aprēķins tika veikts ar strāvu 20 mA.Tas attiecas uz gadījumiem, kad gaismas diodes ir savienotas virknē. Paralēlajam savienojumam strāvu aprēķina tādā pašā veidā, kā parādīts 12. attēlā.

Rezistora Rн vietā ir pievienota LED vītne, kas simbolizē pašreizējā stabilizatora slodzi. Ir pat iespējams pieslēgt tikai vienu gaismas diodi. Šajā gadījumā katods ir savienots ar kopēju vadu, bet anods - ar rezistoru R1.

Apskatītā strāvas stabilizatora ieejas spriegums ir diapazonā no 15 līdz 39 V, jo tiek izmantots stabilizators 7812 ar stabilizācijas spriegumu 12 V.

Varētu šķist, ka ar to beidzas stāsts par gaismas diodēm. Bet ir arī LED sloksnes, par kurām tiks runāts nākamajā rakstā.

Raksta turpinājums: LED sloksnes uzklāšana

Boriss Aladyshkin