Hyvät ja huonot LED-johdotuskuviot

Aikaisemmissa artikkeleissa on kuvattu erilaisia ​​LEDien kytkemiseen liittyviä kysymyksiä. Mutta et voi kirjoittaa kaikkea yhtä artikkelia, joten sinun on jatkettava tätä aihetta. Tässä puhutaan erilaisista tavoista ledien kytkemiseksi päälle.

Kuten mainituissa artikkeleissa mainittiin, LED on nykyinen laite, ts. sen läpi kulkevaa virtaa on rajoitettava vastuksella. Tämän vastuksen laskeminen on jo kuvattu, emme toista tässä, mutta annamme kaavan, joka tapauksessa, taas.

Kuvio 1

Tässä on ylös. - syöttöjännite, Uad. - jännitteen pudotus LEDin läpi, R - rajoittavan vastuksen vastus, I - virta LEDin läpi.

Kaikesta teoriasta huolimatta Kiinan teollisuus tuottaa kaikenlaisia ​​matkamuistoja, koruja, sytyttimiä, joissa LED syttyy ilman rajoittavaa vastusta: vain kaksi tai kolme levyparistoa ja yksi LED. Tässä tapauksessa virtaa rajoittaa akun sisäinen vastus, jonka teho ei yksinkertaisesti riitä LEDin palamiseen.

Mutta täällä on läpikäymisen lisäksi myös toinen epämiellyttävä ominaisuus - LEDien heikkeneminen, mikä on ominaista valkoisille ja sinisille LEDille: hetken kuluttua hehkuuden kirkkaus muuttuu melko merkityksettömäksi, vaikka LEDin läpi kulkeva virta kulkee riittävän paljon, nimellisellä tasolla.

Tämä ei tarkoita, että se ei loista ollenkaan, hehku on tuskin havaittavissa, mutta tämä ei ole enää taskulamppu. Jos nimellisvirralla heikkeneminen tapahtuu aikaisintaan vuoden kuluttua jatkuvasta luminesenssista, liian suurella virralla tätä ilmiötä voidaan odottaa puolessa tunnissa. Tätä LED-valon sisällyttämistä tulisi kutsua huonoksi.

Tällainen järjestelmä selittyy vain halulla säästää yhdessä vastuksessa, juotos- ja työvoimakustannuksissa, mikä massiivisella tuotantomäärällä on ilmeisesti perusteltu. Lisäksi sytytin tai avaimenperä on kertaluonteinen ja halpa asia: kaasu on loppunut tai akku on loppunut - he vain heittivät matkamuiston.

Kuva 2. Kaavio on huono, mutta sitä käytetään melko usein.

Hyvin mielenkiintoisia asioita tulee esiin (tietysti vahingossa), jos tällaisessa järjestelmässä LED on kytketty virtalähteeseen, jonka lähtöjännite on 12V ja virta vähintään 3A: tapahtuu sokea salama, melko kova pop, kuuluu ääntä ja kuuluu tukehtuva haju. Joten muistan tämän vertauksen: ”Onko mahdollista katsoa aurinkoa kaukoputken kautta? Kyllä, mutta vain kahdesti. Kerran vasemmalla silmällä, toisella oikealla. ” Muuten, LED: n kytkeminen ilman rajoittavaa vastusta on yleisin virhe aloittelijoiden keskuudessa, ja haluaisin varoittaa siitä.

Tilanteen korjaamiseksi pidennä LED-lampun kestoa, virtapiiriä tulisi muuttaa hieman.

Kuva 3. Hyvä asettelu, oikea.

Se on sellainen järjestelmä, jota tulisi pitää hyvänä tai oikeana. Voit tarkistaa, onko vastuksen R1 arvo ilmoitettu oikein, käyttämällä kuvan 1 kaavaa. Oletetaan, että LED 2V: n jännitehäviö, virta 20mA, jännite 3V, johtuen kahden sormen pariston käytöstä.

Yleensä sinun ei tarvitse pyrkiä rajoittamaan virta suurimpaan sallittuun 20 mA: n tasoon, voit syöttää LEDiä pienemmällä virralla, hyvin, vähintään milliampeerilla 15 ... 18. Tässä tapauksessa kirkkaus vähenee hyvin vähän, mitä ihmisen silmä laitteen ominaisuuksista johtuen ei huomaa ollenkaan, mutta LEDin käyttöikä kasvaa merkittävästi.

Toinen esimerkki huonosti kytketyistä LED-valoista löytyy useista taskulampuista, jotka ovat jo tehokkaampia kuin avainrenkaat ja sytyttimet. Tässä tapauksessa tietty määrä LEDiä, joskus melko suuria, on yksinkertaisesti kytketty rinnakkain ja myös ilman rajoittavaa vastusta, joka taas toimii akun sisäisenä vastuksena.Tällaiset taskulamput joutuvat melko usein korjaamaan juuri ledien palamisen vuoksi.

Kuva 4. Ehdottomasti huono kytkentäkaavio.

Vaikuttaa siltä, ​​että kuvassa 5 esitetty tilanne voi korjata tilanteen.Vain yksi vastus, ja näyttää siltä, ​​että asiat paranivat.

Kuva 5. Tämä on jo hiukan parempi.

Mutta tällainen sisällyttäminen auttaa vähän. Tosiasia on, että luonnossa ei yksinkertaisesti ole mahdollista löytää kahta identtistä puolijohdelaitetta. Siksi esimerkiksi samantyyppisillä transistoreilla on erilainen vahvistus, vaikka ne olisivat samasta tuotantoerästä. Tyreistorit ja triakit ovat myös erilaisia. Jotkut avautuvat helposti, kun taas toiset ovat niin raskaita, että niistä on luovuttava. Sama voidaan sanoa LEDeistä - kahta ehdottoman identtistä, etenkin kolmea tai koko joukkoa, jota on yksinkertaisesti mahdotonta löytää.

Huomautus aiheesta. Kuvassa 5 esitettyä sisällyttämistä ei suositella SMD-5050-LED-kokoonpanon tietosivulle (kolme erillistä LEDiä yhdessä kotelossa). Kuten yksittäisten LEDien parametrien hajonnan takia, ero niiden hehkuissa voi olla huomattava. Ja näyttää siltä, ​​yhdessä tapauksessa!

LEDeillä ei tietenkään ole hyötyä, mutta on olemassa niin tärkeä parametri kuin suora jännitteen pudotus. Ja vaikka LEDit otetaan yhdestä teknologiaerästä, yhdestä pakkauksesta, siinä ei yksinkertaisesti ole kahta identtistä. Siksi kaikkien LEDien virta on erilainen. Se LED, jossa virta on suurin ja ennemmin tai myöhemmin ylittää nimellisarvon, syttyy ennen kaikkia muita.

Tämän valitettavan tapahtuman yhteydessä kaikki mahdollinen virta kulkee kahden jäljellä olevan LEDin läpi, luonnollisesti ylittäen nimellisarvon. Loppujen lopuksi vastus laskettiin "kolmelle", kolmelle LEDille. Lisääntyvä virta aiheuttaa LED-kiteiden lisääntyneen kuumenemisen, ja myös heikompi on palamassa. Viimeisellä LEDillä ei ole muuta vaihtoehtoa kuin seurata tovereidensa esimerkkiä. Tällainen ketjureaktio saadaan aikaan.

Tässä tapauksessa sana "pala" tarkoittaa yksinkertaisesti piirin katkaisua. Mutta voi käydä niin, että yhdessä LED: stä aiheutuu elementaalinen oikosulku, joka ohittaa loput kaksi LEDiä. Luonnollisesti he menevät varmasti ulos, vaikka he selviävät. Tällaisessa toimintahäiriössä vastus kuumenee voimakkaasti ja lopulta se voi palaa.

Tämän estämiseksi piiri on muutettava hieman: asenna jokaiselle LEDille oma vastus, joka on esitetty kuvassa 6.

Kuva 6. Ja niin, LEDit kestävät erittäin kauan.

Tässä kaikki on tarpeen mukaan, kaikki piirisuunnittelua koskevien sääntöjen mukaan: kunkin LEDin virtaa rajoittaa sen vastus. Tällaisessa piirissä LEDien läpi kulkevat virrat ovat toisistaan ​​riippumattomia.

Mutta tämä sisällyttäminen ei aiheuta suurta innostusta, koska vastuksien lukumäärä on yhtä suuri kuin LEDien lukumäärä. Mutta haluaisin saada enemmän LEDiä ja vähemmän vastuksia. Kuinka olla?

Tie ulos tästä tilanteesta on melko yksinkertainen. Jokainen LED on korvattava sarjaan kytketyillä LEDillä, kuten kuvassa 7 esitetään.

Kuva 7. Seppeleiden rinnakkainen sisällyttäminen.

Tällaisen parannuksen kustannukset ovat käyttöjännitteen nousu. Jos vain yksi volttia riittää yhdelle LEDille, niin edes kahta sarjaan kytkettyä LEDiä ei voida sytyttää tällaisesta jännitteestä. Joten mitä jännitettä tarvitaan LEDien seppeleiden kytkemiseksi päälle? Vai toisella tavalla, kuinka monta LEDiä voidaan kytkeä virtalähteeseen, jonka jännite on esimerkiksi 12 V?

Huom. Jäljempänä ilmaisulla “seppele” ei ymmärretä vain joulukuusen koristelua, vaan myös mitä tahansa valaistus-LED-laitetta, johon LEDit on kytketty sarjaan tai rinnakkain. Tärkeintä on, että LEDiä on enemmän kuin yksi. Seppele, se on myös seppele Afrikassa!

Jotta vastaus tähän kysymykseen riittää, kun syöttöjännite jaetaan yksinkertaisesti LED-jännitteen pudotuksella. Useimmissa tapauksissa tätä jännitettä laskettaessa otetaan 2 V. Sitten osoittautuu 12/2 = 6.Mutta älä unohda, että jonkin osan jännitteestä täytyy jäädä sammutusvastus, vähintään voltin 2.

Osoittautuu, että vain 10 V jää LEDeihin, ja LEDien lukumääräksi tulee 10/2 = 5. Tässä tilanteessa 20 mA: n virran saamiseksi rajoittavan vastuksen nimellisarvon on oltava 2V / 20mA = 100Ohm. Vastuksen teho on P = U * I = 2V * 20mA = 40mW.

Tällainen laskelma on melko totta, jos merkkivalojen LEDien lähtöjännite, kuten on osoitettu, on 2V. Juuri tämä arvo otetaan usein laskelmissa keskiarvona. Mutta itse asiassa tämä jännite riippuu LEDien tyypistä, hehkuksen väristä. Siksi laskiessa päivänkakkaroita tulisi keskittyä LED-tyyppiin. Erityyppisten LEDien jännitehäviöt on esitetty kuvassa 8 esitetyssä taulukossa.

Kuva 8. Jännitteen lasku erivärisissä LED: issä.

Siten 12 V: n virtalähteen jännitteellä, josta on vähennetty jännitehäviö virranrajoittajan vastuksen yli, voidaan kytkeä yhteensä 10 / 3,7 = 2,7027 valkoista LEDiä. Mutta et voi katkaista palaa LEDistä, joten vain kaksi LEDiä voidaan kytkeä. Tämä tulos saadaan, jos otamme taulukosta jännitehäviön maksimiarvon.

Jos korvaamme laskennassa 3V: n, niin on selvää, että kolme LEDiä voidaan kytkeä. Tässä tapauksessa joka kerta sinun on huolellisesti laskettava rajoittavan vastuksen resistanssi. Jos oikeiden LEDien jännitehäviöt osoittavat olevan 3,7 V tai jopa suuremmat, kolme LEDiä ei ehkä syty. Joten on parempi pysähtyä kahteen.

Ei ole perustavanlaatuista merkitystä siitä, minkä värin LEDit tulevat, vain laskettaessa joudut ottamaan huomioon erilaiset jännitteen pudotukset LEDien väristä riippuen. Tärkeintä on, että ne on suunniteltu yhdelle virralle. On mahdotonta koota tasaista LED-valonhedelmää, joiden joiden virta on 20 mA, ja toisen osan 10 milliampeeria.

On selvää, että 20 mA: n virralla LEDit, joiden nimellisvirta on 10 mA, palavat yksinkertaisesti. Jos rajaat virran 10 mA: iin, 20 milliampeeria ei syty kirkkaasti, kuten LED-kytkimessä: voit nähdä yöllä, ei iltapäivällä.

Radio-amatöörit kehittävät itselleen elämän helpottamiseksi erilaisia ​​laskinohjelmia, jotka helpottavat kaikenlaisia ​​rutiinilaskelmia. Esimerkiksi ohjelmat induktanssien laskemiseksi, erityyppiset suodattimet, virranvakaimet. On olemassa tällainen ohjelma LED-seppeleiden laskemiseen. Kuvakaappaus tällaisesta ohjelmasta on esitetty kuvassa 9.

Kuva 9. Näyttökuva ohjelmasta “Calculation_resistance_resistor_Ledz_”.

Ohjelma toimii ilman asennusta järjestelmään, sinun on vain ladattava ja käytettävä sitä. Kaikki on niin yksinkertaista ja selkeää, ettei kuvakaappauksen selitystä vaadita ollenkaan. Kaikkien ledien on luonnollisesti oltava samanvärisiä ja samalla virralla.

Katso myös aiemmin sivustolla julkaistu: Kuinka kytkeä LED-valo valaistusverkkoon

Rajavastukset ovat tietysti hyviä. Mutta vasta kun tiedetään, että tämä seppele saa virtansa stabiloitu lähde DC 12 V, ja LEDien läpi kulkeva virta ei ylitä laskettua arvoa. Mutta entä jos 12V jännitteellä ei yksinkertaisesti ole lähdettä?

Tällainen tilanne voi syntyä esimerkiksi kuorma-autossa, jonka jännite on 24 V ajoneuvoverkossa. Poistuakseen sellaisesta kriisitilanteesta virranvakaaja auttaa esimerkiksi ”SSC0018 - Säädettävä virranvakain 20..600mA”. Sen ulkonäkö on esitetty kuvassa 10. Tällaisen laitteen voi ostaa verkkokaupoista. Emissiohinta on 140 ... 300 ruplaa: kaikki riippuu myyjän mielikuvituksesta ja ylimielisyydestä.

Kuva 10. Säädettävä virransäädin SSC0018

Vakaajan tekniset tiedot on esitetty kuvassa 11.

Kuva 11. Virranvakaimen SSC0018 tekniset ominaisuudet

Alun perin SSC0018-virranvakaaja suunniteltiin käytettäväksi LED-valaisimissa, mutta sitä voidaan käyttää myös pienten paristojen lataamiseen. SSC0018: n käyttö on melko yksinkertaista.

Kuormitusvastus virranvakaimen ulostulossa voi olla nolla, voit yksinkertaisesti oikosulkea lähtöliittimiä. Loppujen lopuksi stabilisaattorit ja virtalähteet eivät pelkää oikosulkua. Tässä tapauksessa lähtövirta luokitellaan. No, jos asetat 20 mA, niin paljon on.

Edellä esitetystä voidaan päätellä, että millimetri tasavirtaa voidaan kytkeä suoraan virranvakaimen ulostuloon. Tällainen yhteys tulisi aloittaa suurimmasta mittausrajasta, koska kukaan ei tiedä, mitä virtaa siellä säädellään. Seuraavaksi pyöritä vain viritysvastusta asettaaksesi tarvittava virta. Muista tässä tapauksessa tietysti unohtaa kytkeä virranvakaaja SSC0018 virtalähteeseen. Kuvio 12 näyttää SSC0018-kytkentäkaavion rinnakkain kytketyille LEDille.

Kuva 12. Kytkentä rinnakkain kytketyille LEDille

Kaikki täällä on selvää kaaviosta. Neljällä LEDillä, joiden kulutusvirta on 20 mA, vakaajan jokainen lähtö on asetettava 80 mA: n virralle. Tässä tapauksessa vakaajan SSC0018 tulossa vaaditaan hiukan enemmän jännitettä kuin yhden LEDin jännitehäviö, kuten edellä mainittiin. Tietenkin, suurempi jännite on sopiva, mutta tämä johtaa vain stabilisaattorisirun lisälämmitykseen.

Huom. Jos virran rajoittamiseksi vastuksella virtalähteen jännitteen tulisi hiukan ylittää LEDien kokonaisjännite, vain kaksi volttia, niin virran stabilointiaineen SSC0018 normaalikäytössä tämän ylimäärän tulisi olla hiukan korkeampi. Vähintään 3 ... 4 V, muuten stabilointiaineen säätöelin ei yksinkertaisesti aukea.

Kuvio 13 näyttää SSC0018 -vakaimen liitännän, kun käytetään useiden sarjaan kytkettyjen LEDien seppeleitä.

Kuva 13. Sarja merkkijonojen syöttäminen SSC0018-vakaajan läpi

Luku on otettu teknisestä dokumentaatiosta, joten yritetään laskea sepelän merkkivalojen lukumäärä ja virtalähteestä vaadittava vakiojännite.

Kaavion osoittama virta, 350mA, antaa meille päätellä, että seppele on koottu voimakkaista valkoisista LEDistä, koska kuten edellä mainittiin, SSC0018-stabilisaattorin päätarkoitus on valaistuslähteet. Jännitteen pudotus valkoisen LEDin yli on 3 ... 3,7 V. Laskelmaan tulisi ottaa maksimiarvo 3,7 V.

Stabilisaattorin SSC0018 suurin syöttöjännite on 50 V. Vähennä tästä 5 V: n arvosta, joka on tarpeen itse stabilisaattorille, pysyy 45 V: na. Tämä jännite voidaan "valaista" 45 / 3.7 = 12.1621621 ... LEDit. Ilmeisesti tämä pitäisi pyöristää 12: ksi.

LEDien lukumäärä voi olla pienempi. Sitten tulojännitettä on vähennettävä (vaikka lähtövirta ei muutu, se pysyy 350 mA: na, kun se säädettiin), miksi minun pitäisi syöttää 50 V - 3 LEDiä, jopa tehokkaita? Tällainen pilkkaaminen voi päättyä epäonnistumiseen, koska tehokkaat LEDit eivät missään nimessä ole halpoja. Mitä jännitettä tarvitaan kolmen voimakkaan LEDin kytkemiseen haluaville, mutta ne löytyvät aina, he voivat laskea itse.

Säädettävä virranvakainlaite SSC0018 on melko hyvä. Mutta koko kysymys on, tarvitaanko sitä aina? Ja laitteen hinta on hieman hämmentävä. Mikä voi olla tie ulos tästä tilanteesta? Kaikki on hyvin yksinkertaista. Erinomainen virransäädin saadaan integroiduista jännitestabilisaattoreista, esimerkiksi 78XX- tai LM317-sarjasta.

Jotta jännitestabiloijaan perustuva tällainen virranvakain luodaan, tarvitaan vain 2 osaa. Oikeastaan ​​itse vakaaja ja yksi ainoa vastus, jonka vastus ja teho auttavat laskemaan StabDesign-ohjelman, kuvakaappaus on esitetty kuvassa 14.

kuva 14. Virranvakaimen laskeminen StabDesign-ohjelmalla.

Ohjelma ei vaadi erityisiä selityksiä. Avattavasta Tyyppi -valikosta valitaan vakauttajan tyyppi, rivillä IEN asetetaan tarvittava virta ja lasketaan -painiketta. Tuloksena on vastuksen R1 vastus ja sen teho. Kuvassa laskenta suoritettiin 20 mA: n virralle.Näin on silloin, kun LEDit on kytketty sarjaan. Rinnakkaisliitäntään virta lasketaan samalla tavalla kuin kuvassa 12 esitetään.

LED-seinä on kytketty vastuksen Rн sijasta, mikä symboloi virranvakaimen kuormitusta. On jopa mahdollista kytkeä vain yksi LED. Tässä tapauksessa katodi on kytketty yhteiseen johtimeen, ja anodi on vastus R1.

Tarkasteltavana olevan virranvakaimen tulojännite on alueella 15 ... 39 V, koska käytetään stabilointiainetta 7812, jonka vakautusjännite on 12 V.

Vaikuttaa siltä, ​​että tämä on LED-tarinoiden loppu. Mutta on myös LED-nauhoja, joista keskustellaan seuraavassa artikkelissa.

Artikkelin jatko: LED-nauhasovellus

Boris Aladyshkin