W poprzednich artykułach zostały opisane różne zagadnienia związane z podłączeniem diod LED. Ale nie możesz napisać wszystkiego w jednym artykule, więc musisz kontynuować ten temat. Tutaj porozmawiamy o różne drogi włączenie diod.

Jak stwierdzono w przywołanych artykułach, tj. przepływający przez niego prąd musi być ograniczony przez rezystor. Jak obliczyć ten rezystor, już powiedziano, nie będziemy tutaj powtarzać, ale na wszelki wypadek podamy wzór ponownie.

Obrazek 1.

Tutaj Upit. - napięcie zasilania, Upad. - spadek napięcia na diodzie, R - rezystancja rezystora ograniczającego, I - prąd płynący przez diodę.

Jednak wbrew całej teorii chiński przemysł produkuje wszelkiego rodzaju pamiątki, breloki, zapalniczki, w których dioda LED włączana jest bez rezystora ograniczającego: wystarczy dwie lub trzy baterie dyskowe i jedna dioda LED. W tym przypadku prąd jest ograniczony przez wewnętrzną rezystancję baterii, która jest po prostu niewystarczająca do spalenia diody LED.

Ale tutaj, oprócz przepalenia, jest jeszcze jedna nieprzyjemna właściwość - degradacja diod LED, która jest najbardziej charakterystyczna dla białych i niebieskich diod LED: po pewnym czasie jasność blasku staje się dość nieznaczna, chociaż prąd przez diodę LED płynie dość wystarczające, na poziomie nominalnym.

Nie można powiedzieć, że w ogóle nie świeci, poświata jest ledwo zauważalna, ale to już nie jest latarka. Jeśli przy prądzie znamionowym degradacja nastąpi nie wcześniej niż po roku ciągłego żarzenia, to przy prądzie przeszacowanym zjawiska tego można spodziewać się za pół godziny. Takie włączenie diody LED należy nazwać złym.

Taki schemat można wytłumaczyć jedynie chęcią zaoszczędzenia na jednym oporniku, lucie i kosztach robocizny, co przy masowej skali produkcji jest najwyraźniej uzasadnione. Poza tym zapalniczka czy breloczek to rzecz jednorazowa, tania: skończyła się benzyna albo bateria – pamiątka została po prostu wyrzucona.

Rysunek 2. Schemat jest zły, ale jest używany dość często.

Bardzo ciekawe rzeczy dzieją się (oczywiście przez przypadek), jeśli zgodnie z tym schematem dioda zostanie podłączona do zasilacza o napięciu wyjściowym 12 V i prądzie co najmniej 3 A: następuje oślepiający błysk, dość głośny huk, słychać dym i pozostaje duszący zapach. Pamiętam więc tę przypowieść: „Czy można patrzeć na Słońce przez teleskop? Tak, ale tylko dwa razy. Raz lewym okiem, raz prawym. Nawiasem mówiąc, podłączenie diody LED bez rezystora ograniczającego jest najczęstszym błędem popełnianym przez początkujących i chciałbym przed tym ostrzec.

Aby poprawić tę sytuację, aby przedłużyć żywotność diody LED, należy nieco zmienić obwód.

Rysunek 3. Dobry schemat, poprawny.

To ten schemat należy uznać za dobry lub poprawny. Aby sprawdzić, czy wartość rezystora R1 jest prawidłowo wskazana, można skorzystać ze wzoru pokazanego na rysunku 1. Przyjmiemy, że spadek napięcia na diodzie LED wynosi 2 V, prąd 20 mA, napięcie zasilania 3 V dzięki zastosowaniu dwóch baterii AA .

Ogólnie nie ma potrzeby dążyć do ograniczenia prądu na poziomie maksymalnie dopuszczalnego 20mA, diodę LED można zasilać mniejszym prądem, no cóż, co najmniej 15 ... 18 miliamperów. W takim przypadku nastąpi bardzo nieznaczny spadek jasności, którego ludzkie oko, ze względu na charakterystykę urządzenia, w ogóle nie zauważy, ale żywotność diody LED znacznie wzrośnie.

Innym przykładem złego włączania diod LED są różnego rodzaju latarki, które i tak są mocniejsze od breloków i zapalniczek. W tym przypadku pewna liczba diod LED, czasami dość duża, jest po prostu połączona równolegle, a także bez rezystora ograniczającego, który ponownie działa jako wewnętrzna rezystancja baterii. Takie latarki dość często dostają się do naprawy właśnie z powodu przepalenia diod LED.

Rysunek 4. Bardzo zły obwód przełączający.

Wydawałoby się, że sytuacja może zostać rozwiązana przez obwód pokazany na rysunku 5. Wystarczy jeden rezystor i wszystko wydaje się być naprawione.

Rysunek 5. To już trochę lepiej.

Ale takie włączenie niewiele pomoże. Faktem jest, że w naturze po prostu nie można znaleźć dwóch identycznych urządzeń półprzewodnikowych. Dlatego np. tranzystory tego samego typu mają inne wzmocnienie, nawet jeśli pochodzą z tej samej partii produkcyjnej. Tyrystory i triaki są również różne. Niektóre otwierają się łatwo, podczas gdy inne są tak trudne, że trzeba je porzucić. To samo można powiedzieć o diodach LED - po prostu nie można znaleźć dwóch absolutnie identycznych, zwłaszcza trzech lub całej wiązki.

Uwaga w temacie. W DataSheet dla zespołu LED SMD-5050 (trzy niezależne diody LED w jednej obudowie) nie zaleca się włączenia pokazanego na rysunku 5. Podobnie, ze względu na rozrzut parametrów poszczególnych diod, różnica w ich świeceniu może być zauważalna. I wydawałoby się, w jednym przypadku!

Oczywiście diody LED nie mają żadnego wzmocnienia, ale jest tak ważny parametr, jak spadek napięcia przewodzenia. I nawet jeśli diody zostaną pobrane z tej samej partii technologicznej, z tego samego opakowania, to po prostu nie będzie w nim dwóch identycznych. Dlatego prąd dla wszystkich diod LED będzie inny. Dioda LED, która ma największy prąd i prędzej czy później przekroczy prąd znamionowy, przepali się szybciej niż ktokolwiek inny.

W związku z tym niefortunnym zdarzeniem przez dwie ocalałe diody popłynie cały możliwy prąd, naturalnie przekraczając nominalny. W końcu rezystor został obliczony „na trzy”, dla trzech diod LED. Nadprądowe spowoduje również zwiększone nagrzewanie się kryształków LED, a ten, który okaże się „słabszy” również się przepali. Ostatni LED również nie ma innego wyjścia, jak tylko pójść za przykładem swoich towarzyszy. Taka jest reakcja łańcuchowa.

W tym przypadku słowo „spalić” oznacza po prostu przerwanie obwodu. Ale może się zdarzyć, że jedna z diod ulegnie elementarnemu zwarciu, bocznikując pozostałe dwie diody. Oczywiście na pewno wyjdą, chociaż pozostaną przy życiu. Rezystor z taką awarią będzie się intensywnie nagrzewał iw końcu być może przepali się.

Aby temu zapobiec, obwód należy nieco zmienić: dla każdej diody LED zainstaluj własny rezystor, co pokazano na rysunku 6.

Rysunek 6. I tak diody LED będą działać bardzo długo.

Tutaj wszystko jest zgodnie z wymaganiami, wszystko jest zgodne z zasadami obwodów: prąd każdej diody LED będzie ograniczony przez jej rezystor. W takim obwodzie prądy płynące przez diody LED są od siebie niezależne.

Ale nawet to włączenie nie wywołuje wielkiego entuzjazmu, ponieważ liczba rezystorów jest równa liczbie diod LED. Chciałbym, żeby było więcej diod LED i mniej rezystorów. Jak być?

Wyjście z tej sytuacji jest dość proste. Każdą diodę LED należy zastąpić ciągiem diod LED połączonych szeregowo, jak pokazano na rysunku 7.

Rysunek 7 Połączenie równoległe girlandy.

Ceną za taką poprawę będzie wzrost napięcia zasilania. Jeśli tylko trzy wolty wystarczą na jedną diodę LED, to nawet dwie diody LED połączone szeregowo nie mogą świecić z takiego napięcia. Jakie napięcie jest potrzebne do włączenia ciągu diod LED? Albo innymi słowy ile diod LED można podłączyć do zasilacza o napięciu np. 12V?

Komentarz. Pod nazwą „girlanda” należy rozumieć nie tylko ozdobę choinkową, ale także dowolne urządzenie oświetleniowe LED, w którym diody LED są połączone szeregowo lub równolegle. Najważniejsze, że dioda LED nie jest sama. Girlanda, to także girlanda w Afryce!

Aby uzyskać odpowiedź na to pytanie, wystarczy po prostu podzielić napięcie zasilania przez spadek napięcia na diodzie LED. W większości przypadków w obliczeniach przyjmuje się, że to napięcie wynosi 2 V. Wtedy okazuje się, że 12/2 = 6. Ale nie wolno nam zapominać, że pewna część napięcia musi pozostać dla rezystora gaszącego, co najmniej 2 wolty.

Okazuje się, że dla diod LED pozostaje tylko 10 V, a liczba diod wyniesie 10/2 = 5. W tym stanie rzeczy, aby uzyskać prąd 20mA, rezystor ograniczający musi mieć wartość znamionową 2V / 20mA \u003d 100Ω. Moc rezystora w tym przypadku wyniesie P=U*I=2V*20mA=40mW.

Takie obliczenie jest całkiem uczciwe, jeśli napięcie stałe diod LED w girlandzie, jak wskazano, wynosi 2 V. To właśnie ta wartość jest często brana w obliczeniach za pewną średnią. Ale w rzeczywistości napięcie to zależy od rodzaju diod LED, od koloru poświaty. Dlatego przy obliczaniu girland należy skupić się na rodzaju diod LED. Spadki napięcia dla diod LED różne rodzaje podane są w tabeli pokazanej na rysunku 8.

Rysunek 8. Spadek napięcia na diodach LED o różnych kolorach.

Tak więc, przy napięciu zasilania 12 V minus spadek napięcia na rezystorze ograniczającym prąd, można podłączyć łącznie 10 / 3,7 = 2,7027 białych diod LED. Ale nie możesz wyciąć kawałka z diody LED, więc możesz podłączyć tylko dwie diody LED. Wynik ten uzyskuje się, jeśli weźmiemy z tabeli maksymalną wartość spadku napięcia.

Jeśli podstawimy do obliczeń 3V, to jest całkiem oczywiste, że można podłączyć trzy diody LED. W takim przypadku za każdym razem trzeba skrupulatnie przeliczyć rezystancję rezystora ograniczającego. Jeśli okaże się, że prawdziwe diody LED mają spadek napięcia 3,7 V, a może wyższy, trzy diody mogą się nie zapalić. Więc lepiej poprzestać na dwóch.

Zasadniczo nie ma znaczenia, jaki kolor będą miały diody, po prostu przy obliczeniach będziesz musiał wziąć pod uwagę różne spadki napięcia w zależności od koloru świecenia diody. Najważniejsze jest to, że są zaprojektowane dla jednego prądu. Nie da się zmontować seryjnej girlandy z diod LED, z których część ma prąd 20mA, a druga część 10 miliamperów.

Oczywiste jest, że przy prądzie 20 mA diody LED o prądzie znamionowym 10 mA po prostu się przepalą. Jeśli jednak prąd zostanie ograniczony do 10mA, to 20 miliamperów nie zaświeci się wystarczająco jasno, tak jak w przełączniku z diodą: widać to w nocy, ale nie w ciągu dnia.

Aby ułatwić sobie życie, radioamatorzy opracowują różne programy kalkulatorów, które ułatwiają wszelkiego rodzaju rutynowe obliczenia. Na przykład programy do obliczania indukcyjności, filtry różnych typów, stabilizatory prądu. Istnieje taki program do obliczania girland LED. Zrzut ekranu takiego programu pokazano na rysunku 9.

Rysunek 9. Zrzut ekranu programu „Obliczanie_rezystancji_rezystora__Ledz_”.

Program działa bez instalacji w systemie, wystarczy go pobrać i używać. Wszystko jest tak proste i jasne, że żadne wyjaśnienie zrzutu ekranu nie jest wymagane. Oczywiście wszystkie diody LED muszą być tego samego koloru i mieć ten sam prąd.

Rezystory ograniczające są oczywiście dobre. Ale tylko wtedy, gdy wiadomo, że ta girlanda będzie zasilana stałym napięciem 12V, a prąd płynący przez diody nie przekroczy obliczonej wartości. Ale co, jeśli po prostu nie ma źródła o napięciu 12V?

Taka sytuacja może wystąpić np. w ciężarówce z napięciem sieci pokładowej 24V. Obecny stabilizator pomoże wyjść z takiej sytuacji kryzysowej, na przykład „SSC0018 - Regulowany stabilizator prąd 20..600mA". Jego wygląd przedstawia rysunek 10. Takie urządzenie można kupić w sklepach internetowych. Cena emisyjna wynosi 140 ... 300 rubli: wszystko zależy od wyobraźni i bezczelności sprzedawcy.

Rysunek 10. Regulowany stabilizator prądu SSC0018

Dane techniczne stabilizatora przedstawiono na rysunku 11.

Rysunek 11. Dane techniczne stabilizatora prądu SSC0018

Obecny stabilizator SSC0018 został pierwotnie zaprojektowany do użytku w Lampy LED, ale może być również używany do ładowania małych akumulatorów. Korzystanie z SSC0018 jest dość proste.

Rezystancja obciążenia na wyjściu stabilizatora prądu może wynosić zero, wystarczy zewrzeć zaciski wyjściowe. W końcu stabilizatory i źródła prądu nie boją się zwarć. W takim przypadku prąd wyjściowy będzie nominalny. Jeśli ustawisz 20mA, to tyle będzie.

Z powyższego możemy wywnioskować, że miliamperomierz można „bezpośrednio” podłączyć do wyjścia stabilizatora prądu prąd stały. Takie połączenie należy zaczynać od największego limitu pomiarowego, bo nikt nie wie jaki prąd jest tam regulowany. Następnie, po prostu obracając rezystor strojenia, ustaw wymagany prąd. W takim przypadku oczywiście nie zapomnij podłączyć stabilizatora prądu SSC0018 do zasilania. Rysunek 12 przedstawia schemat okablowania SSC0018 do zasilania diod LED połączonych równolegle.

Rysunek 12. Okablowanie do zasilania diod LED połączonych równolegle

Tutaj wszystko jest jasne ze schematu. Dla czterech diod LED o poborze prądu 20mA dla każdej należy ustawić prąd 80mA na wyjściu stabilizatora. Jednocześnie na wejściu stabilizatora SSC0018 wymagane będzie napięcie nieco większe niż spadek napięcia na jednej diodzie LED, jak wspomniano powyżej. Oczywiście odpowiednie jest również wyższe napięcie, ale doprowadzi to tylko do dodatkowego ogrzewania mikroukładu stabilizatora.

Komentarz. Jeżeli w celu ograniczenia prądu rezystorem napięcie źródła zasilania musi nieznacznie przekraczać całkowite napięcie na diodach LED, tylko o dwa wolty, to dla normalnej pracy regulatora prądu SSC0018 nadwyżka ta powinna być nieco większa. Nie mniej niż 3 ... 4 V, w przeciwnym razie element regulacyjny stabilizatora po prostu się nie otworzy.

Rysunek 13 pokazuje połączenie stabilizatora SSC0018 przy użyciu girlandy kilku połączonych szeregowo diod LED.

Rysunek 13. Zasilanie ciągu szeregowego przez stabilizator SSC0018

Liczba pochodzi z dokumentacji technicznej, więc spróbujmy obliczyć liczbę diod LED w girlandzie i stałe ciśnienie wymagane od zasilacza.

Wskazany na schemacie prąd 350mA pozwala stwierdzić, że girlanda złożona jest z mocnych białych diod LED, ponieważ jak wspomniano nieco wyżej, głównym przeznaczeniem stabilizatora SSC0018 są źródła światła. Spadek napięcia na białej diodzie mieści się w przedziale 3...3,7V. Do obliczeń należy przyjąć maksymalną wartość 3,7 V.

Maksymalne napięcie wejściowe SSC0018 wynosi 50 V. Odejmujemy od tej wartości 5V, niezbędne do działania samego stabilizatora, pozostaje 45V. To napięcie może "zapalić" 45/3,7=12,1621621... diod. Oczywiście należy to zaokrąglić do 12.

Liczba diod LED może być mniejsza. Wtedy napięcie wejściowe będzie musiało zostać zmniejszone (podczas gdy prąd wyjściowy się nie zmieni, pozostanie 350mA tak, jak zostało ustawione), po co przykładać 50V do 3 diod LED, nawet mocnych? Taka kpina może się źle skończyć, bo mocne diody wcale nie są tanie. Jakie napięcie jest wymagane do podłączenia trzech mocne diody LED ci, którzy chcą, a zawsze się znajdą, mogą liczyć sami.

Regulowany stabilizator prądu Urządzenie SSC0018 jest całkiem dobre. Pytanie tylko, czy zawsze jest to potrzebne? A cena urządzenia jest nieco zawstydzająca. Jakie może być wyjście z tej sytuacji? Wszystko jest bardzo proste. Doskonały stabilizator prądu uzyskuje się ze zintegrowanych regulatorów napięcia, takich jak seria 78XX lub LM317.

Aby stworzyć taki stabilizator prądu oparty na stabilizatorze napięcia, potrzebne są tylko 2 części. Właściwie sam stabilizator i jeden pojedynczy rezystor, którego rezystancja i moc zostaną obliczone przez program StabDesign, którego zrzut ekranu pokazano na rysunku 14.

Rysunek 14. Obliczenie aktualnego stabilizatora za pomocą programu StabDesign.

Program nie wymaga specjalnych wyjaśnień. W menu rozwijanym Typ wybierany jest typ stabilizatora, wymagany prąd jest ustawiany w linii In i naciskany jest przycisk Oblicz. Rezultatem jest rezystancja rezystora R1 i jego moc. Na rysunku obliczenia przeprowadzono dla prądu 20 mA. Dotyczy to przypadku, gdy diody LED są połączone szeregowo. W przypadku połączenia równoległego prąd oblicza się w taki sam sposób, jak pokazano na rysunku 12.

Girlanda LED jest podłączona zamiast rezystora Rn, który symbolizuje obciążenie stabilizatora prądu. Możliwe jest nawet podłączenie tylko jednej diody LED. W tym przypadku katoda jest podłączona do wspólnego przewodu, a anoda do rezystora R1.

Napięcie wejściowe rozważanego stabilizatora prądu mieści się w zakresie 15 ... 39 V, ponieważ zastosowano stabilizator 7812 o napięciu stabilizującym 12 V.

Wydawać by się mogło, że tę historię o diodach LED można zakończyć. Ale są też paski LED, które zostaną omówione w następnym artykule.

Borys Aladyszkin

PS Jeśli artykuł „Dobre i złe schematy przełączania diod LED” był dla Ciebie przydatny, kliknij ikonę mediów społecznościowych i udostępnij es link do artykułu z z Twoimi przyjaciółmi!

Ponieważ dioda LED jest urządzeniem półprzewodnikowym, podczas podłączania do obwodu należy przestrzegać biegunowości. Dioda LED ma dwa wyjścia, z których jedno to katoda („minus”), a drugie to anoda („plus”).

Dioda LED będzie włączona tylko przy bezpośrednim połączeniu, jak pokazano na rysunku

Po ponownym włączeniu dioda LED nie zaświeci się. Ponadto awaria diody LED jest możliwa przy niskich dopuszczalnych wartościach napięcia wstecznego.

Zależności prądu od napięcia dla wtrąceń prostych (niebieska krzywa) i odwrotnych (czerwona krzywa) pokazano na poniższym rysunku. Nietrudno jest ustalić, że każda wartość napięcia odpowiada własnej ilości prądu przepływającego przez diodę. Im wyższe napięcie, tym wyższa wartość prądu (i wyższa jasność). Dla każdej diody LED są dozwolone wartości napięcia zasilania Umax i Umaxarr (odpowiednio dla przełączania bezpośredniego i odwrotnego). Po przyłożeniu napięć powyżej tych wartości następuje awaria elektryczna, w wyniku której dioda LED ulega awarii. Istnieje również minimalna wartość napięcia zasilania Umin, przy której dioda świeci. Strefą „roboczą” nazywamy zakres napięć zasilających pomiędzy Umin a Umax, ponieważ to tam zapewniona jest praca diody LED.

1. Jest jedna dioda, jak ją poprawnie podłączyć w najprostszym przypadku?

Aby prawidłowo podłączyć diodę LED w najprostszym przypadku, należy ją podłączyć przez rezystor ograniczający prąd.

Przykład 1

Jest dioda LED o napięciu roboczym 3 woltów i prądzie roboczym 20 mA. Musi być podłączony do źródła 5 V.

Oblicz rezystancję rezystora ograniczającego prąd

R = Ugaszanie / ILED
Ugaszanie = Umoc - ULED
Uzasilanie = 5 V
ULED = 3 V
ILED = 20mA = 0,02A
R \u003d (5-3) / 0,02 \u003d 100 Ohm \u003d 0,1 kOhm

Oznacza to, że musisz wziąć rezystor o rezystancji 100 omów

PS Możesz skorzystać z internetowego kalkulatora rezystorów LED

2. Jak podłączyć wiele diod LED?

Łączymy kilka diod LED szeregowo lub równolegle, obliczając wymaganą rezystancję.

Przykład 1

Istnieją diody LED o napięciu roboczym 3 woltów i prądzie roboczym 20 mA. Konieczne jest podłączenie 3 diod LED do źródła 15 woltów.

Dokonujemy obliczeń: 3 diody LED na 3 wolty \u003d 9 woltów, to znaczy źródło 15 woltów wystarczy, aby włączyć szeregowo diody LED

Obliczenia są podobne do poprzedniego przykładu.

R = Ugaszanie / ILED

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

Przykład 2

Niech będą diody LED o napięciu roboczym 3 woltów i prądzie roboczym 20 mA. Konieczne jest podłączenie 4 diod LED do źródła o napięciu 7 woltów

Wykonujemy obliczenia: 4 diody LED na 3 wolty \u003d 12 woltów, co oznacza, że ​​\u200b\u200bnie mamy wystarczającego napięcia, aby połączyć diody LED szeregowo, więc połączymy je szeregowo-równolegle. Podzielmy je na dwie grupy po 2 diody LED. Teraz musimy obliczyć rezystory ograniczające prąd. Podobnie jak w poprzednich akapitach, obliczamy rezystory ograniczające prąd dla każdej gałęzi.

R = Ugaszanie / ILED
Ugaszanie = Umoc - N * ULED
Uzasilanie = 7 V
ULED = 3 V
ILED = 20mA = 0,02A
R \u003d (7-2 * 3) / 0,02 \u003d 50 Ohm \u003d 0,05 kOhm

Ponieważ diody w gałęziach mają te same parametry, rezystancje w gałęziach są takie same.

Przykład 3

Jeśli są diody różnych marek to łączymy je w taki sposób, aby każda gałąź miała diody tylko JEDNEGO typu (lub o tym samym prądzie roboczym). W tym przypadku nie jest konieczne obserwowanie tych samych napięć, ponieważ obliczamy własną rezystancję dla każdej gałęzi.

Na przykład istnieje 5 różnych diod LED:
1. czerwone napięcie 3 wolty 20 mA
2. zielone napięcie 2,5 V 20 mA
Trzecie niebieskie napięcie 3 wolty 50 mA
4. białe napięcie 2,7 V 50 mA
5. żółte napięcie 3,5 V 30 mA

Ponieważ dzielimy diody LED na grupy według prądu
1) 1. i 2. miejsce
2) 3. i 4. miejsce
3) 5. miejsce

obliczamy rezystory dla każdej gałęzi:
R = Ugaszanie / ILED
Ugaszanie = Umoc - (ULEDY + ULEDX + ...)
Uzasilanie = 7 V
ULED1 = 3 V
ULED2 = 2,5 V
ILED = 20mA = 0,02A
R1 = (7-(3+2,5))/0,02 = 75 Ohm = 0,075 kOhm

podobnie
R2 = 26 omów
R3 = 117 omów

Podobnie można ułożyć dowolną ilość diod

WAŻNA UWAGA!!!

Obliczając rezystancję ograniczającą prąd, uzyskuje się wartości liczbowe, które nie mieszczą się w standardowej serii rezystancji, DLATEGO wybieramy rezystor o rezystancji nieco większej niż obliczona.

3. Co się stanie, jeśli istnieje źródło napięcia o napięciu 3 woltów (lub mniej) i dioda LED o napięciu roboczym 3 wolty?

Dopuszczalne (ALE NIE POŻĄDANE) jest włączenie diody LED do obwodu bez rezystancji ograniczającej prąd. Wady są oczywiste - jasność zależy od napięcia zasilania. Lepiej jest stosować przetwornice dc-dc (przetwornice podwyższające napięcie).

4. Czy możliwe jest równoległe włączenie kilku diod LED o tym samym napięciu roboczym 3 woltów do źródła o napięciu 3 woltów (lub mniej)? W lampionach „chińskich” właśnie to się robi.

Ponownie, jest to dopuszczalne w praktyce krótkofalarstwa. Wady takiego włączenia: skoro diody mają pewien rozrzut parametrów, to zaobserwujemy następujący obraz, jedne będą świecić jaśniej, inne słabiej, co nie jest estetyczne, co obserwujemy w latarkach powyżej. Lepiej jest stosować przetwornice dc-dc (przetwornice podwyższające napięcie).

Dioda elektroluminescencyjna (LED) to dioda półprzewodnikowa zdolna do emitowania światła po przyłożeniu do niej napięcia w kierunku do przodu. W rzeczywistości jest to dioda, która przekształca energię elektryczną w światło. W zależności od materiału, z którego wykonana jest dioda LED, może ona emitować światło o różnych długościach fal (różnych kolorach) oraz mieć różne właściwości elektryczne.

Diody LED są używane w wielu dziedzinach naszego życia jako środek wyświetlania. informacje wizualne. Na przykład w postaci pojedynczych emiterów lub w postaci struktur kilku diod LED - wskaźników siedmiosegmentowych, matryc LED, klastrów i tak dalej. Również w ostatnich latach diody LED aktywnie zajmują segment urządzeń oświetleniowych. Stosowane są w reflektorach samochodowych, latarniach, lampach i żyrandolach.

Oznaczenie diody na schemacie

Na schematach elektrycznych dioda jest oznaczona symbolem diody z dwiema strzałkami. Strzałki skierowane są w stronę przeciwną do diody, symbolizując emisję światła. Nie mylić z fotodiodą, która ma skierowane w jej stronę strzałki.

W schematach domowych oznaczenie literowe pojedynczej diody LED to HL.

Wnioski i oznaczenie diody LED

Standardowa jednokolorowa dioda LED ma dwa zaciski - anodę i katodę. Wizualnie można określić, który z wniosków jest anodą. W przypadku diod LED z przewodami anoda jest zwykle dłuższa niż katoda.

Diody SMD mają takie same piny, ale na odwrotnej stronie zwykle znajduje się oznaczenie w postaci trójkąta lub czegoś w rodzaju litery T. Anoda to pin skierowany w stronę jednego boku trójkąta lub góry litery T.

Jeśli nie można wizualnie określić, gdzie są wnioski, możesz zadzwonić do diody LED. Aby to zrobić, potrzebujesz źródła zasilania lub adaptera, który może dostarczyć napięcie około 5 woltów. Podłączamy dowolne wyjście diody LED do minusa źródła, a drugie do dodatniego zacisku źródła poprzez rezystancję 200 - 300 omów. Jeśli dioda LED jest podłączona prawidłowo, zaświeci się. W przeciwnym razie zamień wnioski miejscami i powtórz procedurę.

Możesz obejść się bez rezystora, jeśli nie podłączysz dodatniego zacisku źródła zasilania, ale szybko „uderzysz” go w wyjście diody LED. Ale ogólnie niemożliwe jest przyłożenie dużego napięcia do diody LED bez ograniczania prądu - może się nie udać!

Napięcie LED

Dioda LED emituje światło po przyłożeniu do niej napięcia w kierunku do przodu: dodatnim do anody i ujemnym do katody.

Minimalne napięcie, przy którym dioda LED zaczyna świecić, zależy od materiału, z którego została wykonana. Poniższa tabela przedstawia wartości napięć diod LED przy prądzie testowym 20 mA oraz emitowane przez nie kolory. Wziąłem te dane z katalogu Vishay LED, różnych arkuszy danych i Wikipedii.

Najwyższe napięcie jest wymagane dla diod niebieskich i białych, a najmniejsze dla podczerwieni i czerwieni.

Promieniowanie diody LED na podczerwień nie jest widoczne dla ludzkiego oka, dlatego te diody LED nie są używane jako wskaźniki. Są stosowane w różnych czujnikach, podświetleniach kamer wideo. Nawiasem mówiąc, jeśli zasilisz diodę podczerwieni i spojrzysz na nią przez aparat telefonu komórkowego, wtedy jej blask będzie wyraźnie widoczny.

Przedstawiona tabela podaje przybliżone wartości napięcia diod LED. Zwykle to wystarczy, aby go włączyć. Dokładne napięcie przewodzenia danej diody LED można znaleźć w jej arkuszu danych w części Charakterystyki elektryczne. Wskazuje nominalną wartość napięcia przewodzenia przy danym prądzie diody LED. Spójrzmy na przykład na arkusz danych czerwonej diody SMD firmy Kingbright.

Charakterystyka woltoamperowa diody LED

Charakterystyka prądowo-napięciowa diody LED pokazuje zależność między przyłożonym napięciem a prądem diody LED. Poniższy rysunek przedstawia bezpośrednią gałąź charakterystyki z tego samego arkusza danych.

Jeśli dioda LED jest podłączona do źródła zasilania (do anody +, do katody -) i stopniowo zwiększamy na niej napięcie od zera, wówczas prąd diody zmieni się zgodnie z tym wykresem. Pokazuje, że po przekroczeniu punktu „zgięcia” prąd płynący przez diodę LED gwałtownie wzrośnie przy niewielkich zmianach napięcia. To jest właśnie powód, dla którego diody LED nie można podłączyć do żadnego źródła zasilania bez rezystora, w przeciwieństwie do żarówki.

Im wyższy prąd, tym jaśniej świeci dioda LED. Jednak naturalnie niemożliwe jest zwiększenie prądu diody LED do nieskończoności. Na wysoki prąd Dioda LED przegrzeje się i przepali. Nawiasem mówiąc, jeśli natychmiast zastosujesz się do diody LED Wysokie napięcie może nawet uderzyć jak słaba petarda!

Inne cechy diody LED

Jakie inne cechy diody LED są interesujące z punktu widzenia praktycznego zastosowania?

Maksymalne rozpraszanie mocy, maksymalne prądy stałe i impulsowe do przodu oraz maksymalne napięcie wsteczne. Te charakterystyki pokazują wartości graniczne napięć i prądów, których nie należy przekraczać. Są one opisane w arkuszu danych w sekcji Absolute Maximum Ratings.

Jeśli przyłożysz napięcie do diody LED w przeciwnym kierunku, dioda LED nie zaświeci się i ogólnie może ulec awarii. Faktem jest, że przy napięciu wstecznym może wystąpić awaria, w wyniku której prąd wsteczny LED gwałtownie wzrośnie. A jeśli moc przydzielona diodzie LED (prąd wsteczny * do napięcia wstecznego) przekroczy dopuszczalną, wypali się. W niektórych arkuszach danych dodatkowo podana jest odwrotna gałąź charakterystyki prądowo-napięciowej, z której jasno wynika, przy jakim przebiciu napięcia występuje.

Intensywność promieniowania (intensywność światła)

Z grubsza mówiąc, jest to cecha, która określa jasność świecenia diody LED przy zadanym prądzie testowym (zwykle 20 mA). Jest oznaczony - Iv i jest mierzony w mikrokandelach (mcd). Im jaśniejsza dioda LED, tym wyższa wartość Iv. Naukowa definicja natężenia światła znajduje się na Wikipedii.

Interesujący jest również wykres względnego natężenia promieniowania LED z prądu stałego. Na przykład w przypadku niektórych diod LED wraz ze wzrostem prądu intensywność promieniowania rośnie coraz mniej. Rysunek przedstawia kilka przykładów.

Charakterystyka widmowa

Określa, w jakim zakresie długości fal emituje dioda LED, mówiąc z grubsza kolor promieniowania. Zwykle podaje się wartość szczytową długości fali oraz wykres natężenia emisji LED od długości fali. Rzadko przeglądam te dane. Wiem na przykład, że dioda świeci na czerwono i to mi wystarcza.

Charakterystyka klimatu

Określają zakres temperatur pracy diody LED oraz zależność parametrów diody (prąd przewodzenia i natężenie promieniowania) od temperatury. Jeśli dioda LED ma być używana w wysokich lub niskich temperaturach, należy zwrócić uwagę na te cechy.

Jak działa dioda LED?

Materiał artykułu jest przeznaczony dla początkujących inżynierów elektroników, dlatego celowo nie dotykam fizyki diody LED. Uświadomienie sobie, że dioda LED emituje fotony w wyniku rekombinacji nośników ładunku obszar pn przejście, nie niesie żadnego przydatna informacja praktyczne zastosowanie diod LED. I to nie tylko do użytku, ale także do zrozumienia w zasadzie.

Jeśli jednak chcesz zagłębić się w ten temat, podaję kierunek, gdzie kopać - Pasynkov V.V., Chirkin L.K. „Urządzenia półprzewodnikowe” lub Zi.S „Fizyka urządzeń półprzewodnikowych”. To są podręczniki VUZ'ovskie - tam wszystko jest dorosłe.

O podłączaniu diod LED w poniższym materiale...

Udostępniono artykuł - dostałem wiązkę dobroci LED!