In früheren Artikeln wurden verschiedene Probleme beim Anschließen von LEDs beschrieben. Aber man kann nicht alles in einen Artikel schreiben, also muss man dieses Thema weiterführen. Hier werden wir darüber sprechen verschiedene Wege Einschalten der LEDs.

Wie in den referenzierten Artikeln angegeben, d.h. Der Strom durch ihn muss durch einen Widerstand begrenzt werden. Wie man diesen Widerstand berechnet, wurde bereits gesagt, wir werden es hier nicht wiederholen, aber wir geben die Formel für alle Fälle noch einmal an.

Bild 1.

Hier Upit. - Versorgungsspannung, Upad. - Spannungsabfall über der LED, R - Widerstand des Begrenzungswiderstands, I - Strom durch die LED.

Doch trotz aller Theorie produziert die chinesische Industrie allerlei Souvenirs, Schlüsselanhänger, Feuerzeuge, bei denen die LED ohne Begrenzungswiderstand eingeschaltet wird: nur zwei oder drei Scheibenbatterien und eine LED. In diesem Fall wird der Strom durch den Innenwiderstand der Batterie begrenzt, was einfach nicht genug Leistung ist, um die LED zu brennen.

Aber hier gibt es neben dem Durchbrennen eine weitere unangenehme Eigenschaft - die Verschlechterung von LEDs, die für weiße und blaue LEDs am charakteristischsten ist: Nach einer Weile wird die Helligkeit des Leuchtens ziemlich unbedeutend, obwohl der Strom durch die LED ziemlich fließt ausreichend, auf dem nominalen Niveau.

Man kann nicht sagen, dass es überhaupt nicht leuchtet, das Leuchten ist kaum wahrnehmbar, aber das ist keine Taschenlampe mehr. Wenn bei Nennstrom eine Verschlechterung frühestens nach einem Jahr ununterbrochenem Glühen auftritt, ist dieses Phänomen bei einem überschätzten Strom in einer halben Stunde zu erwarten. Eine solche Einbeziehung der LED ist als schlecht zu bezeichnen.

Ein solches Schema kann nur durch den Wunsch erklärt werden, einen Widerstand, Lötmittel und Arbeitskosten einzusparen, was bei einer Massenproduktion offensichtlich gerechtfertigt ist. Außerdem ist ein Feuerzeug oder ein Schlüsselanhänger eine billige Wegwerfsache: Das Benzin ist ausgegangen oder die Batterie ist ausgegangen – das Souvenir wurde einfach weggeworfen.

Abbildung 2. Das Schema ist schlecht, wird aber häufig verwendet.

Sehr interessante Dinge passieren (natürlich zufällig), wenn die LED nach diesem Schema an eine Stromversorgung mit einer Ausgangsspannung von 12 V und einem Strom von mindestens 3 A angeschlossen wird: Es entsteht ein greller Blitz, ein ziemlich lauter Knall, Rauch ist zu hören und ein erstickender Geruch bleibt. Deshalb erinnere ich mich an dieses Gleichnis: „Ist es möglich, die Sonne durch ein Teleskop zu betrachten? Ja, aber nur zweimal. Einmal mit dem linken Auge, einmal mit dem rechten. Das Anschließen einer LED ohne Begrenzungswiderstand ist übrigens der häufigste Anfängerfehler, vor dem ich warnen möchte.

Um diese Situation zu korrigieren und die Lebensdauer der LED zu verlängern, sollte die Schaltung leicht geändert werden.

Abbildung 3. Gutes Schema, richtig.

Es ist dieses Schema, das als gut oder richtig angesehen werden sollte. Um zu überprüfen, ob der Wert des Widerstands R1 richtig angezeigt wird, können Sie die in Abbildung 1 gezeigte Formel verwenden. Wir gehen davon aus, dass der Spannungsabfall über der LED 2 V beträgt, der Strom 20 mA, die Versorgungsspannung 3 V aufgrund der Verwendung von zwei AA-Batterien .

Im Allgemeinen besteht keine Notwendigkeit, den Strom auf die maximal zulässigen 20 mA zu begrenzen. Sie können die LED mit einem niedrigeren Strom versorgen, also mindestens 15 ... 18 Milliampere. In diesem Fall kommt es zu einer sehr geringen Helligkeitsabnahme, die das menschliche Auge aufgrund der Geräteeigenschaften überhaupt nicht wahrnimmt, die Lebensdauer der LED erhöht sich jedoch erheblich.

Ein weiteres Beispiel für schlechtes Einschalten von LEDs finden sich bei diversen Taschenlampen, die bereits leistungsstärker sind als Schlüsselanhänger und Feuerzeuge. Dabei werden einfach eine gewisse Anzahl von teilweise recht großen LEDs parallel geschaltet, und zwar ohne Begrenzungswiderstand, der wiederum als Innenwiderstand der Batterie wirkt. Solche Taschenlampen geraten oft gerade wegen des Durchbrennens der LEDs in Reparatur.

Abbildung 4. Ein sehr schlechter Schaltkreis.

Es scheint, dass die Schaltung in Abbildung 5 die Situation korrigieren kann: Nur ein Widerstand, und die Dinge scheinen auf dem Weg der Besserung zu sein.

Abbildung 5. Das ist schon etwas besser.

Aber eine solche Einbeziehung wird nicht viel helfen. Tatsache ist, dass es in der Natur einfach nicht möglich ist, zwei identische Halbleiterbauelemente zu finden. Deshalb haben beispielsweise Transistoren des gleichen Typs eine unterschiedliche Verstärkung, auch wenn sie aus der gleichen Produktionscharge stammen. Thyristoren und Triacs sind ebenfalls unterschiedlich. Einige öffnen sich leicht, während andere so hart sind, dass sie aufgegeben werden müssen. Dasselbe gilt für LEDs - es ist einfach unmöglich, zwei absolut identische zu finden, insbesondere drei oder einen ganzen Haufen.

Hinweis zum Thema. Im DataSheet für die LED-Bestückung SMD-5050 (drei unabhängige LEDs in einem Gehäuse) wird die in Abbildung 5 gezeigte Einbindung nicht empfohlen. Aufgrund der Streuung der Parameter einzelner LEDs kann beispielsweise ein Unterschied in ihrem Leuchten erkennbar sein. Und es scheint, in einem Fall!

Natürlich haben LEDs keine Verstärkung, aber es gibt einen so wichtigen Parameter wie den Durchlassspannungsabfall. Und selbst wenn die LEDs aus derselben technologischen Charge, aus derselben Verpackung stammen, sind darin einfach nicht zwei identische enthalten. Daher ist der Strom für alle LEDs unterschiedlich. Die LED, die den meisten Strom hat und früher oder später den Nennstrom überschreitet, brennt vor allen anderen durch.

In Verbindung mit diesem unglücklichen Ereignis wird der gesamte mögliche Strom durch die beiden überlebenden LEDs fließen und natürlich den Nennwert überschreiten. Immerhin wurde der Widerstand „für drei“ berechnet, für drei LEDs. Überstrom führt auch zu einer stärkeren Erwärmung der LED-Kristalle und der „schwächer“ ausfallende brennt ebenfalls durch. Auch dem letzten LED bleibt nichts anderes übrig, als dem Beispiel seiner Kameraden zu folgen. So ist die Kettenreaktion.

In diesem Fall bedeutet das Wort "brennen" einfach den Stromkreis unterbrechen. Es kann jedoch vorkommen, dass eine der LEDs einen elementaren Kurzschluss bekommt und die anderen beiden LEDs überbrückt. Natürlich werden sie definitiv ausgehen, obwohl sie am Leben bleiben werden. Der Widerstand mit einer solchen Fehlfunktion erwärmt sich stark und brennt am Ende möglicherweise durch.

Um dies zu verhindern, muss die Schaltung leicht geändert werden: Installieren Sie für jede LED einen eigenen Widerstand, wie in Abbildung 6 dargestellt.

Abbildung 6. Und so halten LEDs sehr lange.

Hier ist alles wie gewünscht, alles entspricht den Regeln der Schaltung: Der Strom jeder LED wird durch ihren Widerstand begrenzt. In einer solchen Schaltung sind die Ströme durch die LEDs unabhängig voneinander.

Aber auch diese Einbeziehung löst keine große Begeisterung aus, da die Anzahl der Widerstände gleich der Anzahl der LEDs ist. Ich wünschte, es gäbe mehr LEDs und weniger Widerstände. Wie sein?

Der Ausweg aus dieser Situation ist ganz einfach. Jede LED sollte durch eine Reihe von in Reihe geschalteten LEDs ersetzt werden, wie in Abbildung 7 gezeigt.

Abbildung 7 Parallele Verbindung Girlanden.

Der Preis für eine solche Verbesserung wird eine Erhöhung der Versorgungsspannung sein. Wenn für eine LED nur drei Volt ausreichen, dann können selbst zwei in Reihe geschaltete LEDs mit einer solchen Spannung nicht leuchten. Welche Spannung wird also benötigt, um eine Reihe von LEDs einzuschalten? Oder anders gesagt, wie viele LEDs können an eine Stromversorgung mit einer Spannung von beispielsweise 12 V angeschlossen werden?

Kommentar. Der Name "Girlande" soll im Folgenden nicht nur als Christbaumschmuck verstanden werden, sondern auch als jede LED-Beleuchtungseinrichtung, bei der die LEDs in Reihe oder parallel geschaltet sind. Die Hauptsache ist, dass die LED nicht allein ist. Eine Girlande, es ist auch eine Girlande in Afrika!

Zur Beantwortung dieser Frage genügt es, die Versorgungsspannung einfach durch den Spannungsabfall an der LED zu teilen. In den meisten Fällen wird diese Spannung in Berechnungen mit 2 V angenommen. Dann ergibt sich 12/2=6. Aber wir dürfen nicht vergessen, dass ein Teil der Spannung für den Löschwiderstand bleiben muss, mindestens 2 Volt.

Es stellt sich heraus, dass nur 10 V für die LEDs übrig bleiben und die Anzahl der LEDs 10/2 = 5 wird. In diesem Zustand muss der Begrenzungswiderstand einen Wert von 2 V / 20 mA \u003d 100 Ω haben, um einen Strom von 20 mA zu erhalten. Die Leistung des Widerstands beträgt in diesem Fall P = U * I = 2 V * 20 mA = 40 mW.

Eine solche Berechnung ist ziemlich fair, wenn die Gleichspannung der LEDs in der Girlande, wie angegeben, 2 V beträgt. Dieser Wert wird in Berechnungen oft als Durchschnittswert angenommen. Tatsächlich hängt diese Spannung jedoch von der Art der LEDs ab, von der Farbe des Leuchtens. Daher sollte man sich bei der Berechnung von Girlanden auf die Art der LEDs konzentrieren. Spannungsabfälle bei LEDs verschiedene Typen sind in der Tabelle in Abbildung 8 angegeben.

Abbildung 8. Spannungsabfall über LEDs unterschiedlicher Farbe.

Somit können bei einer Versorgungsspannung von 12V abzüglich des Spannungsabfalls am Strombegrenzungswiderstand insgesamt 10 / 3,7 = 2,7027 weiße LEDs angeschlossen werden. Aber Sie können kein Stück von einer LED schneiden, also können Sie nur zwei LEDs verbinden. Dieses Ergebnis erhält man, wenn man den Maximalwert des Spannungsabfalls aus der Tabelle nimmt.

Wenn wir 3V in die Berechnung einsetzen, ist es ziemlich offensichtlich, dass es möglich ist, drei LEDs anzuschließen. In diesem Fall müssen Sie den Widerstand des Begrenzungswiderstands jedes Mal mühsam neu berechnen. Wenn sich herausstellt, dass echte LEDs einen Spannungsabfall von 3,7 V oder höher haben, leuchten möglicherweise drei LEDs nicht. Also besser bei zwei aufhören.

Grundsätzlich ist es egal, welche Farbe die LEDs haben werden, nur müssen Sie bei der Berechnung unterschiedliche Spannungsabfälle je nach Farbe des LED-Glimmens berücksichtigen. Die Hauptsache ist, dass sie für einen Strom ausgelegt sind. Es ist unmöglich, eine serielle LED-Girlande zusammenzubauen, von denen einige einen Strom von 20 mA und der andere Teil von 10 Milliampere haben.

Es ist klar, dass bei einem Strom von 20 mA LEDs mit einem Nennstrom von 10 mA einfach durchbrennen. Wird der Strom jedoch auf 10 mA begrenzt, leuchten 20 Milliampere nicht hell genug, genau wie bei einem Schalter mit LED: Nachts sieht man es, tagsüber nicht.

Um sich das Leben leichter zu machen, entwickeln Funkamateure verschiedene Rechenprogramme, die allerlei Routinerechnungen erleichtern. Zum Beispiel Programme zur Berechnung von Induktivitäten, Filter verschiedener Art, Stromstabilisatoren. Es gibt ein solches Programm zur Berechnung von LED-Girlanden. Ein Screenshot eines solchen Programms ist in Abbildung 9 dargestellt.

Abbildung 9. Screenshot des Programms „Berechnung_des_Widerstands_des_Widerstands__Ledz_“.

Das Programm funktioniert ohne Installation im System, Sie müssen es nur herunterladen und verwenden. Alles ist so einfach und klar, dass es überhaupt keiner Erklärung für den Screenshot bedarf. Natürlich müssen alle LEDs die gleiche Farbe und den gleichen Strom haben.

Begrenzungswiderstände sind natürlich gut. Aber nur, wenn bekannt ist, dass diese Girlande mit einer konstanten Spannung von 12 V betrieben wird und der Strom durch die LEDs den berechneten Wert nicht überschreitet. Aber was ist, wenn es einfach keine Quelle mit einer Spannung von 12 V gibt?

Eine solche Situation kann beispielsweise bei einem LKW mit einer Bordnetzspannung von 24 V auftreten. Ein Stromstabilisator wird helfen, aus einer solchen Krisensituation herauszukommen, zum Beispiel „SSC0018 - Einstellbarer Stabilisator Strom 20..600mA". Sein Aussehen ist in Abbildung 10 dargestellt. Ein solches Gerät kann in Online-Shops gekauft werden. Der Ausgabepreis beträgt 140 ... 300 Rubel: Alles hängt von der Vorstellungskraft und Unverschämtheit des Verkäufers ab.

Abbildung 10. Einstellbarer Stromstabilisator SSC0018

Die Spezifikationen des Stabilisators sind in Abbildung 11 dargestellt.

Abbildung 11. Spezifikationen des Stromstabilisators SSC0018

Der Stromstabilisator SSC0018 wurde ursprünglich für den Einsatz in entwickelt LED Lampen, kann aber auch zum Laden kleiner Akkus verwendet werden. Die Verwendung des SSC0018 ist ganz einfach.

Der Lastwiderstand am Ausgang des Stromstabilisators kann Null sein, Sie können die Ausgangsklemmen einfach kurzschließen. Schließlich haben Stabilisatoren und Stromquellen keine Angst vor Kurzschlüssen. In diesem Fall ist der Ausgangsstrom nominal. Wenn Sie 20mA einstellen, dann wird es so viel sein.

Aus dem Vorstehenden können wir schließen, dass ein Milliamperemeter "direkt" an den Ausgang des Stromstabilisators angeschlossen werden kann Gleichstrom. Eine solche Verbindung sollte von der größten Messgrenze aus gestartet werden, da niemand weiß, welcher Strom dort eingestellt ist. Stellen Sie dann durch einfaches Drehen des Abstimmwiderstands den erforderlichen Strom ein. Vergessen Sie in diesem Fall natürlich nicht, den Stromstabilisator SSC0018 an die Stromversorgung anzuschließen. Abbildung 12 zeigt den Schaltplan des SSC0018 zur Versorgung von parallel geschalteten LEDs.

Abbildung 12. Verdrahtung zu parallel geschalteten Leistungs-LEDs

Hier ist alles aus dem Diagramm ersichtlich. Bei vier LEDs mit je 20mA Stromaufnahme muss am Ausgang des Stabilisators ein Strom von 80mA eingestellt werden. Gleichzeitig wird am Eingang des SSC0018-Stabilisators eine Spannung benötigt, die etwas größer ist als der Spannungsabfall an einer LED, wie oben erwähnt. Natürlich ist auch eine höhere Spannung geeignet, aber dies führt nur zu einer zusätzlichen Erwärmung der Stabilisator-Mikroschaltung.

Kommentar. Wenn, um den Strom mit einem Widerstand zu begrenzen, die Spannung der Stromquelle die Gesamtspannung an den LEDs geringfügig überschreiten muss, nur zwei Volt, dann sollte dieser Überschuss für den normalen Betrieb des SSC0018-Stromreglers etwas höher sein. Nicht weniger als 3 ... 4 V, sonst öffnet sich das Regelelement des Stabilisators einfach nicht.

Abbildung 13 zeigt den Anschluss des Stabilisators SSC0018 bei Verwendung einer Girlande aus mehreren in Reihe geschalteten LEDs.

Abbildung 13. Stromversorgung eines seriellen Strings durch den Stabilisator SSC0018

Die Abbildung stammt aus der technischen Dokumentation, also versuchen wir, die Anzahl der LEDs in der Girlande zu berechnen und konstanter Druck vom Netzteil benötigt.

Der im Diagramm angegebene Strom von 350 mA lässt den Schluss zu, dass die Girlande aus leistungsstarken weißen LEDs zusammengesetzt ist, da der Hauptzweck des Stabilisators SSC0018, wie etwas weiter oben erwähnt, Lichtquellen sind. Der Spannungsabfall an der weißen LED liegt im Bereich von 3 ... 3,7V. Zur Berechnung sollten Sie den Maximalwert von 3,7 V nehmen.

Die maximale Eingangsspannung des SSC0018 beträgt 50V. Wir subtrahieren von diesem Wert 5 V, die für den Betrieb des Stabilisators selbst erforderlich sind, 45 V bleiben übrig. Diese Spannung kann 45/3,7=12,1621621... LEDs „aufleuchten“ lassen. Natürlich sollte dies auf 12 aufgerundet werden.

Die Anzahl der LEDs kann geringer sein. Dann muss die Eingangsspannung reduziert werden (während sich der Ausgangsstrom nicht ändert, bleibt er bei 350 mA, wie er eingestellt wurde), warum sollten 50 V an 3 LEDs angelegt werden, auch an leistungsstarken? So ein Spott kann böse enden, denn leistungsstarke LEDs sind keineswegs billig. Welche Spannung ist erforderlich, um drei zu verbinden leistungsstarke LEDs wer will, und sie werden immer gefunden, kann sich zählen.

Der einstellbare Stromstabilisator SSC0018 ist ziemlich gut. Aber die Frage ist, wird es immer benötigt? Und der Preis des Geräts ist etwas peinlich. Was könnte der Ausweg aus dieser Situation sein? Alles ist sehr einfach. Ein ausgezeichneter Stromstabilisator wird von integrierten Spannungsreglern wie der 78XX- oder LM317-Serie erhalten.

Um einen solchen Stromstabilisator auf Basis eines Spannungsstabilisators zu erstellen, werden nur 2 Teile benötigt. Eigentlich der Stabilisator selbst und ein einzelner Widerstand, dessen Widerstand und Leistung vom StabDesign-Programm berechnet werden, von dem ein Screenshot in Abbildung 14 gezeigt wird.

Abbildung 14. Berechnung des Stromstabilisators mit dem Programm StabDesign.

Das Programm bedarf keiner besonderen Erläuterungen. Im Dropdown-Menü Typ wird der Typ des Stabilisators ausgewählt, der erforderliche Strom in der Zeile In eingestellt und die Schaltfläche Berechnen gedrückt. Das Ergebnis ist der Widerstandswert des Widerstands R1 und seine Leistung. In der Abbildung wurde die Berechnung für einen Strom von 20 mA durchgeführt. Dies ist der Fall, wenn die LEDs in Reihe geschaltet sind. Bei einer Parallelschaltung wird der Strom wie in Abbildung 12 dargestellt berechnet.

Die LED-Girlande wird anstelle des Widerstands Rn angeschlossen, der die Last des Stromstabilisators symbolisiert. Es ist sogar möglich, nur eine LED anzuschließen. In diesem Fall ist die Kathode mit einem gemeinsamen Draht und die Anode mit dem Widerstand R1 verbunden.

Die Eingangsspannung des betrachteten Stromstabilisators liegt im Bereich von 15 ... 39 V, da der 7812-Stabilisator mit einer Stabilisierungsspannung von 12 V verwendet wird.

Es scheint, dass diese Geschichte über LEDs abgeschlossen werden kann. Es gibt aber auch LED-Streifen, auf die im nächsten Artikel eingegangen wird.

Boris Aladyschkin

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Da es sich bei der LED um ein Halbleiterbauelement handelt, muss beim Anschluss an die Schaltung die Polarität beachtet werden. Die LED hat zwei Ausgänge, von denen einer die Kathode ("Minus") und der andere die Anode ("Plus") ist.

Die LED leuchtet nur wenn direkt verbunden, wie in der Abbildung gezeigt

Beim erneuten Einschalten leuchtet die LED nicht. Darüber hinaus ist der Ausfall der LED bei niedrigen zulässigen Werten der Sperrspannung möglich.

Die Abhängigkeiten des Stroms von der Spannung für direkte (blaue Kurve) und umgekehrte (rote Kurve) Einschlüsse sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Es ist nicht schwer festzustellen, dass jeder Spannungswert seiner eigenen Strommenge entspricht, die durch die Diode fließt. Je höher die Spannung, desto höher der Stromwert (und desto höher die Helligkeit). Für jede LED gibt es zulässige Werte Versorgungsspannungen Umax und Umaxarr (jeweils für Direkt- und Rückwärtsschaltung). Beim Anlegen von Spannungen über diesen Werten kommt es zu einem elektrischen Durchschlag, wodurch die LED ausfällt. Außerdem gibt es einen Mindestwert der Versorgungsspannung Umin, bei dem die LED leuchtet. Der Bereich der Versorgungsspannungen zwischen Umin und Umax wird als "Arbeitszone" bezeichnet, da hier der Betrieb der LED gewährleistet ist.

1. Es gibt eine LED, wie schließt man sie im einfachsten Fall richtig an?

Um die LED im einfachsten Fall richtig anzuschließen, müssen Sie sie über einen Strombegrenzungswiderstand anschließen.

Beispiel 1

Es handelt sich um eine LED mit einer Betriebsspannung von 3 Volt und einem Betriebsstrom von 20 mA. Es muss an eine 5-Volt-Quelle angeschlossen werden.

Berechnen Sie den Widerstandswert des Strombegrenzungswiderstands

R = Ulöschen / ILED
Uquench = Upower - ULED
UVersorgung = 5 V
ULED = 3 V
ILED = 20 mA = 0,02 A
R \u003d (5-3) / 0,02 \u003d 100 Ohm \u003d 0,1 kOhm

Das heißt, Sie müssen einen Widerstand mit einem Widerstand von 100 Ohm nehmen

P.S. Sie können den Online-LED-Widerstandsrechner verwenden

2. Wie verbinde ich mehrere LEDs?

Wir schalten mehrere LEDs in Reihe oder parallel und berechnen den erforderlichen Widerstand.

Beispiel 1

Es gibt LEDs mit einer Betriebsspannung von 3 Volt und einem Betriebsstrom von 20 mA. Es müssen 3 LEDs an eine 15-Volt-Quelle angeschlossen werden.

Wir machen eine Berechnung: 3 LEDs für 3 Volt \u003d 9 Volt, dh eine 15-Volt-Quelle reicht aus, um die LEDs in Reihe einzuschalten

Die Berechnung ist ähnlich wie im vorherigen Beispiel.

R = Ulöschen / ILED

UVersorgung = 15 V
ULED = 3 V
ILED = 20 mA = 0,02 A
R \u003d (15-3 * 3) / 0,02 \u003d 300 Ohm \u003d 0,3 kOhm

Beispiel 2

Es gebe LEDs mit einer Betriebsspannung von 3 Volt und einem Betriebsstrom von 20 mA. Es ist notwendig, 4 LEDs an eine Quelle von 7 Volt anzuschließen

Wir machen eine Berechnung: 4 LEDs für 3 Volt \u003d 12 Volt, was bedeutet, dass wir nicht genug Spannung haben, um die LEDs in Reihe zu schalten, also werden wir sie in Reihe und parallel schalten. Lassen Sie uns sie in zwei Gruppen von 2 LEDs aufteilen. Jetzt müssen wir die Strombegrenzungswiderstände berechnen. Ähnlich wie in den vorherigen Abschnitten berechnen wir die Strombegrenzungswiderstände für jeden Zweig.

R = Ulöschen / ILED
Ulöschung = Upower - N * ULED
UVersorgung = 7 V
ULED = 3 V
ILED = 20 mA = 0,02 A
R \u003d (7-2 * 3) / 0,02 \u003d 50 Ohm \u003d 0,05 kOhm

Da die LEDs in den Zweigen die gleichen Parameter haben, sind die Widerstände in den Zweigen gleich.

Beispiel 3

Wenn es LEDs verschiedener Marken gibt, dann kombinieren wir diese so, dass jeder Zweig nur LEDs EINES Typs (oder mit gleichem Betriebsstrom) hat. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die gleichen Spannungen zu beachten, da wir für jeden Zweig unseren eigenen Widerstand berechnen.

Beispielsweise gibt es 5 verschiedene LEDs:
1. rote Spannung 3 Volt 20 mA
2. Grünspannung 2,5 Volt 20 mA
3. Blau Spannung 3 Volt 50 mA
4. Weißspannung 2,7 Volt 50 mA
5. Gelb Spannung 3,5 Volt 30 mA

Da wir die LEDs nach Strom in Gruppen einteilen
1) 1. und 2
2) 3. und 4
3) 5

Wir berechnen Widerstände für jeden Zweig:
R = Ulöschen / ILED
Uquench = Upower - (ULEDY + ULEDX + ...)
UVersorgung = 7 V
ULED1 = 3 V
ULED2 = 2,5 V
ILED = 20 mA = 0,02 A
R1 = (7-(3+2,5))/0,02 = 75 Ohm = 0,075 kOhm

gleichfalls
R2 = 26 Ohm
R3 = 117 Ohm

Ebenso können Sie beliebig viele LEDs anordnen

WICHTIGER HINWEIS!!!

Bei der Berechnung des Strombegrenzungswiderstands werden numerische Werte erhalten, die nicht in der Standard-Widerstandsreihe enthalten sind. DAHER wählen wir einen Widerstand mit einem etwas größeren Widerstand als berechnet.

3. Was passiert, wenn es eine Spannungsquelle mit einer Spannung von 3 Volt (oder weniger) und eine LED mit einer Betriebsspannung von 3 Volt gibt?

Es ist akzeptabel (aber nicht wünschenswert), eine LED in einen Stromkreis ohne strombegrenzenden Widerstand aufzunehmen. Die Nachteile liegen auf der Hand - die Helligkeit hängt von der Versorgungsspannung ab. Verwenden Sie besser Gleichspannungswandler (Voltage Boost Converter).

4. Ist es möglich, mehrere LEDs mit der gleichen Betriebsspannung von 3 Volt parallel zueinander an eine Quelle von 3 Volt (oder weniger) zu schalten? Bei den "chinesischen" Laternen wird genau das gemacht.

Auch dies ist in der Amateurfunkpraxis akzeptabel. Die Nachteile einer solchen Einbeziehung: Da die LEDs eine gewisse Streuung der Parameter haben, wird das folgende Bild beobachtet, einige leuchten heller, während andere dunkler sind, was nicht ästhetisch ist, was wir bei den obigen Taschenlampen beobachten. Verwenden Sie besser Gleichspannungswandler (Voltage Boost Converter).

Eine Leuchtdiode (LED) ist eine Halbleiterdiode, die Licht emittieren kann, wenn eine Spannung in Durchlassrichtung an sie angelegt wird. Tatsächlich ist es eine Diode, die elektrische Energie in Licht umwandelt. Je nach Material, aus dem die LED besteht, kann sie Licht unterschiedlicher Wellenlängen (verschiedene Farben) emittieren und unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen.

LEDs werden in vielen Bereichen unseres Lebens als Anzeigemittel eingesetzt. visuelle Informationen. Beispielsweise in Form von Einzelstrahlern oder in Form von Strukturen aus mehreren LEDs – Siebensegmentanzeigen, LED-Matrizen, Cluster und so weiter. Auch in den letzten Jahren haben LEDs das Segment der Beleuchtungsgeräte aktiv besetzt. Sie werden in Autoscheinwerfern, Laternen, Lampen und Kronleuchtern verwendet.

Bezeichnung der LED auf dem Diagramm

In Schaltplänen wird eine LED durch das Symbol einer Diode mit zwei Pfeilen angezeigt. Die Pfeile zeigen von der Diode weg und symbolisieren die Lichtemission. Nicht mit der Fotodiode verwechseln, auf die Pfeile zeigen.

Bei Haushaltssystemen lautet die Buchstabenbezeichnung einer einzelnen LED HL.

Schlussfolgerungen und Kennzeichnung der LED

Eine standardmäßige einfarbige LED hat zwei Anschlüsse – eine Anode und eine Kathode. Es ist möglich, visuell zu bestimmen, welcher der Schlussfolgerungen die Anode ist. Bei Drahtleiter-LEDs ist die Anode normalerweise länger als die Kathode.

SMD-LEDs haben die gleichen Stifte, aber auf der Rückseite befindet sich normalerweise eine Markierung in Form eines Dreiecks oder so etwas wie der Buchstabe T. Die Anode ist der Stift, der einer Seite des Dreiecks oder der Spitze des Buchstabens T zugewandt ist.

Wenn es nicht möglich ist, visuell festzustellen, wo welche Schlussfolgerungen sind, können Sie die LED klingeln lassen. Dazu benötigen Sie eine Stromquelle oder einen Adapter, der eine Spannung von etwa 5 Volt liefern kann. Wir verbinden einen beliebigen Ausgang der LED mit dem Minus der Quelle und verbinden den zweiten über einen Widerstand von 200 - 300 Ohm mit dem Pluspol der Quelle. Wenn die LED richtig angeschlossen ist, leuchtet sie. Andernfalls tauschen Sie die Schlussfolgerungen stellenweise aus und wiederholen Sie den Vorgang.

Auf einen Widerstand kann man verzichten, wenn man den Pluspol der Stromquelle nicht anschließt, sondern schnell am Ausgang der LED "anschlägt". Aber im Allgemeinen ist es unmöglich, eine große Spannung an die LED anzulegen, ohne den Strom zu begrenzen - es kann ausfallen!

LED-Spannung

Eine LED emittiert Licht, wenn eine Spannung in Durchlassrichtung an sie angelegt wird: positiv an der Anode und negativ an der Kathode.

Die minimale Spannung, bei der die LED zu leuchten beginnt, hängt von ihrem Material ab. Die folgende Tabelle zeigt die Spannungswerte der LEDs bei einem Prüfstrom von 20 mA und die Farben, die sie abgeben. Diese Daten habe ich dem Vishay LED-Katalog, diversen Datenblättern und Wikipedia entnommen.

Die höchste Spannung wird für blaue und weiße LEDs benötigt, die kleinste für Infrarot und Rot.

Die Strahlung einer Infrarot-LED ist für das menschliche Auge nicht sichtbar, daher werden diese LEDs nicht als Indikatoren verwendet. Sie werden in verschiedenen Sensoren, Hintergrundbeleuchtungen von Videokameras verwendet. Übrigens, wenn Sie die Infrarot-LED einschalten und durch die Kamera eines Mobiltelefons betrachten, ist ihr Leuchten deutlich sichtbar.

Die gezeigte Tabelle gibt ungefähre LED-Spannungswerte an. Normalerweise reicht dies aus, um es einzuschalten. Die genaue Durchlassspannung einer bestimmten LED finden Sie in ihrem Datenblatt unter Elektrische Eigenschaften. Sie gibt den Nennwert der Durchlassspannung bei einem gegebenen LED-Strom an. Schauen wir uns zum Beispiel das Datenblatt der roten SMD-LED von Kingbright an.

Volt-Ampere-Kennlinie der LED

Die Strom-Spannungs-Kennlinie einer LED zeigt den Zusammenhang zwischen angelegter Spannung und LED-Strom. Die folgende Abbildung zeigt einen direkten Zweig der Kennlinie aus demselben Datenblatt.

Wenn die LED an eine Stromquelle angeschlossen ist (an die Anode +, an die Kathode -) und die Spannung allmählich von Null an erhöht wird, ändert sich der LED-Strom gemäß diesem Diagramm. Es zeigt, dass nach dem Passieren des "Biegepunkts" der Strom durch die LED bei kleinen Spannungsänderungen stark ansteigt. Genau aus diesem Grund kann die LED im Gegensatz zu einer Glühbirne an keine Stromquelle ohne Widerstand angeschlossen werden.

Je höher der Strom, desto heller leuchtet die LED. Allerdings ist es natürlich unmöglich, den LED-Strom auf unendlich zu erhöhen. Bei hoher Strom Die LED wird überhitzen und durchbrennen. Übrigens, wenn Sie sich sofort an die LED wenden Hochspannung er kann sogar schlagen wie ein schwacher Feuerwerkskörper!

Weitere Eigenschaften der LED

Welche weiteren Eigenschaften der LED sind aus Sicht der praktischen Anwendung interessant?

Maximale Verlustleistung, maximale Gleich- und Impulsdurchlassströme und maximale Sperrspannung. Diese Kennlinien zeigen die Grenzwerte von Spannungen und Strömen, die nicht überschritten werden sollten. Sie sind im Datenblatt im Abschnitt „Absolute Höchstwerte“ beschrieben.

Wenn Sie die Spannung in der entgegengesetzten Richtung an die LED anlegen, leuchtet die LED nicht und kann im Allgemeinen ausfallen. Tatsache ist, dass es bei Sperrspannung zu einem Durchbruch kommen kann, wodurch es zu einem Durchbruch kommen kann Rückstrom LED wird stark steigen. Und wenn die der LED zugewiesene Leistung (Sperrstrom * zu Sperrspannung) die zulässige überschreitet, brennt sie durch. In manchen Datenblättern ist zusätzlich der Rückwärtszweig der Strom-Spannungs-Kennlinie angegeben, aus dem ersichtlich ist, bei welcher Spannung es zu einem Durchbruch kommt.

Strahlungsintensität (Lichtintensität)

Grob gesagt ist dies eine Eigenschaft, die die Helligkeit des LED-Glimmens bei einem bestimmten Prüfstrom (normalerweise 20 mA) bestimmt. Es wird mit -Iv bezeichnet und in Mikrocandela (mcd) gemessen. Je heller die LED, desto höher der Iv-Wert. Die wissenschaftliche Definition der Lichtintensität finden Sie auf Wikipedia.

Interessant ist auch der Graph der relativen Intensität der LED-Strahlung aus dem Durchlassstrom. Bei manchen LEDs nimmt beispielsweise die Strahlungsintensität mit steigendem Strom immer weniger zu. Die Abbildung zeigt einige Beispiele.

Spektrale Eigenschaft

Sie bestimmt, in welchem ​​Wellenlängenbereich die LED emittiert, grob gesagt die Farbe der Strahlung. Üblicherweise werden der Spitzenwert der Wellenlänge und ein Diagramm der Intensität der LED-Emission von der Wellenlänge angegeben. Ich schaue selten auf diese Daten. Ich weiß zum Beispiel, dass die LED rot ist und das reicht mir.

Klimaeigenschaften

Sie bestimmen den Betriebstemperaturbereich der LED und die Abhängigkeit der LED-Parameter (Durchlassstrom und Strahlungsintensität) von der Temperatur. Wenn die LED bei hohen oder niedrigen Temperaturen eingesetzt werden soll, sollten Sie auf diese Eigenschaften achten.

Wie funktioniert eine LED?

Das Material des Artikels ist für Elektronik-Anfänger konzipiert, daher gehe ich bewusst nicht auf die Physik der LED ein. Die Erkenntnis, dass eine LED durch Rekombination von Ladungsträgern Photonen aussendet Bereich p-nÜbergang, trägt keine nützliche Informationen für den praktischen Einsatz von LEDs. Und das nicht nur zum Nutzen, sondern auch zum prinzipiellen Verstehen.

Wenn Sie sich jedoch in dieses Thema vertiefen möchten, gebe ich Ihnen die Richtung, wo Sie graben müssen - Pasynkov V.V., Chirkin L.K. „Halbleiterbauelemente“ oder Zi.S „Physik von Halbleiterbauelementen“. Das sind VUZ'ovskie-Lehrbücher - dort ist alles erwachsen.

Über das Anschließen von LEDs in folgendem Material ...

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