Categories: Electrònica pràctica, Tot sobre els LED
Nombre de visualitzacions: 445777
Comentaris sobre l'article: 28
Patrons de cablejat LED bons i dolents
En articles anteriors, s’han descrit diversos problemes relacionats amb la connexió de LEDs. Però no podeu escriure tot en un sol article, així que heu de continuar amb aquest tema. Aquí parlarem de diverses maneres d’encendre els LED.
Com s'ha dit en els articles esmentats, El LED és un dispositiu actual, és a dir, el corrent que hi ha ha de ser limitat per una resistència. Com ja s’ha descrit la forma de calcular aquesta resistència, no repetirem aquí, però donarem la fórmula, per si de cas, de nou.
Figura 1
Aquí arriba. - tensió d'alimentació, Uad. - caiguda de tensió al LED, R - resistència de la resistència limitant, corrent I a través del LED.
Tanmateix, malgrat tota la teoria, la indústria xinesa produeix tot tipus de souvenirs, paletes, encenedors, en els quals el LED s’encén sense una resistència limitant: només dues o tres bateries de disc i un LED. En aquest cas, el corrent està limitat per la resistència interna de la bateria, la potència de la qual simplement no és suficient per gravar el LED.
Però aquí, a més de la crema, hi ha una altra propietat desagradable: la degradació dels LED, més inherent als LED blancs i blaus: al cap d’un temps, la brillantor de la brillantor esdevé força insignificant, tot i que el corrent a través del LED flueix bastant, a nivell nominal.
Això no vol dir que no brilli en absolut, la resplendor a penes es nota, però això ja no és una llanterna. Si la degradació de corrent nominal es produeix no més tard que després d’un any de lluminiscència contínua, aleshores amb un corrent sobrevalorat, es pot esperar aquest fenomen en mitja hora. Aquesta inclusió del LED hauria de ser anomenada dolenta.
Aquest esquema només s’explica per la voluntat d’estalviar en una despesa de resistència, soldadura i mà d’obra, que, amb una escala massiva de producció, és aparentment justificat. A més, un encenedor o un clauer és una cosa única i barata: el gas s’ha esgotat o la bateria s’ha esgotat, simplement han llençat el record.
Figura 2. L’esquema és dolent, però s’utilitza força sovint.
Passen coses molt interessants (per casualitat) si, per un esquema d’aquest tipus, el LED està connectat a una font d’alimentació amb una tensió de sortida de 12V i un corrent d’almenys 3A: es produeix un flaix cegador, un pop bastant fort, s’escolta fum i queda una olor asfixiant. Recordo aquesta paràbola: “És possible mirar el Sol a través d’un telescopi? Sí, però només dues vegades. Un cop a l’ull esquerre, l’altra amb la dreta. ” Per cert, connectar un LED sense resistència limitant és l’error més comú entre els principiants i m’agradaria advertir-ho.
Per corregir aquesta situació, allargar la vida del LED, el circuit s’ha de modificar lleugerament.
Figura 3. Un bon esquema, correcte.
Aquest esquema s'ha de considerar bo o correcte. Per comprovar si el valor de la resistència R1 està indicat correctament, podeu utilitzar la fórmula mostrada a la figura 1. Suposem que la caiguda de tensió del LED 2V, corrent de 20mA, tensió 3V a causa de l’ús de dues bateries digitals.
En general, no haureu d’esforçar-vos per limitar el corrent al nivell de màxim de 20 mA màxim permès, podeu alimentar el LED amb un corrent inferior, així com a mínim amb un mil·límetre de 15 ... 18. En aquest cas, hi haurà una disminució molt petita de la brillantor, cosa que l’ull humà, per les característiques del dispositiu, no notarà en absolut, però la vida del LED augmentarà significativament.
Un altre exemple de leds mal encès es troba a diverses llanternes, ja més potents que els clauerers i els encenedors. En aquest cas, un cert nombre de LED, de vegades força grans, es connecten simplement en paral·lel, i també sense una resistència limitant, que torna a actuar com a resistència interna de la bateria.Aquestes llums molt sovint es poden reparar precisament a causa de l'encesa dels LED.
Figura 4. Diagrama de cablejat absolutament dolent.
Sembla que la situació mostrada a la figura 5. pot corregir la situació: només un resistor i, segons sembla, les coses van millorar.
Figura 5. Això ja és una mica millor.
Però aquesta inclusió ajudarà una mica. El fet és que a la natura simplement no és possible trobar dos dispositius semiconductors idèntics. És per això que, per exemple, els transistors del mateix tipus tenen un guany diferent, encara que siguin d’un mateix lot de producció. Els tiristors i els triacs també són diferents. Alguns s’obren fàcilment, mentre que d’altres són tan pesats que s’han d’abandonar. El mateix es pot dir dels LED: dos absolutament idèntics, sobretot tres o un conjunt sencer, és senzill impossible trobar-ne.
Nota sobre el tema. Al Fitxer de dades per al muntatge de LED SMD-5050 (tres LED independents en un carcassa), no es recomana la inclusió mostrada a la figura 5. Igual que, a causa de la dispersió dels paràmetres de diferents LED, es pot notar la diferència en la seva brillantor. I sembla, en un cas!
Els LED, per descomptat, no tenen guany, però hi ha un paràmetre tan important com la caiguda de tensió directa. I fins i tot si els LED es treuen d’un lot tecnològic, d’un paquet, simplement no hi haurà dos idèntics. Per tant, el corrent per a tots els LED serà diferent. Aquell LED, en què serà el més actual, tard o d'hora superarà el nominal, s'il·lumina abans que tothom.
En relació amb aquest lamentable esdeveniment, tot el corrent possible passarà pels dos LED supervivents, que superen naturalment el nominal. Al cap i a la fi, la resistència es va calcular "per a tres", per a tres LED. Un augment del corrent provocarà un major escalfament dels cristalls LED, i un de més dèbil també es crema. L'últim LED tampoc té més remei que seguir l'exemple dels seus camarades. S'obté una reacció en cadena.
En aquest cas, la paraula "cremar" significa simplement trencar el circuit. Però pot succeir que en un dels LED es produeixi un curtcircuit elemental, fent desaprofitar els dos LED restants. Naturalment, segurament sortiran, tot i que sobreviuran. Amb un mal funcionament, la resistència s’escalfarà intensament i, al final, es pot cremar.
Per evitar que això passi, cal canviar lleugerament el circuit: instal·leu la seva resistència per a cada LED, que es mostra a la figura 6.
Figura 6. I, per tant, els LED duran molt de temps.
Aquí tot és, segons cal, tot segons les regles dels circuits: el corrent de cada LED estarà limitat per la seva resistència. En aquest circuit, els corrents a través dels LED són independents els uns dels altres.
Però aquesta inclusió no provoca gaire entusiasme, ja que el nombre de resistències és igual al nombre de LEDs. Però voldria tenir més leds i menys resistències. Com ser?
La sortida d’aquesta situació és força senzilla. Cada LED ha de ser substituït per una cadena de LED connectats en sèrie, tal com es mostra a la figura 7.
Figura 7. Inclusió paral·lela de garlandes.
El cost d'aquesta millora serà un augment de la tensió d'alimentació. Si només un volt és suficient per a un LED, llavors fins i tot dos LED connectats en sèrie no es poden encendre. Llavors, quina tensió es necessita per encendre una garlanda de leds? O d’una altra manera, quants LEDs es poden connectar a una font d’alimentació amb un voltatge, per exemple, 12V?
Observació A partir d’ara, el terme “garlanda” s’ha d’entendre no només com a decoració d’un arbre de Nadal, sinó també com qualsevol dispositiu d’il·luminació en què els LED estiguin connectats en sèrie o en paral·lel. El més important és que hi ha més d’un LED. Una garlanda, és també una garlanda a l’Àfrica!
Per obtenir una resposta a aquesta pregunta, n’hi ha prou amb dividir la tensió d’alimentació per la caiguda de tensió del LED. En la majoria dels casos, quan es calcula aquesta tensió es pren 2V. Aleshores resulta 12/2 = 6.Però no oblideu que una part de la tensió ha de romandre per a la resistència d’apagat, com a mínim, el voltatge 2.
Resulta que només queden 10V als LED i el nombre de LED passa a ser 10/2 = 5. En aquesta situació, per obtenir un corrent de 20 mA, la resistència limitant ha de tenir un valor nominal de 2V / 20mA = 100Ohm. La potència de la resistència serà P = U * I = 2V * 20mA = 40mW.
Aquest càlcul és cert si el voltatge d’avanç dels LED de la garlanda, tal com s’ha indicat, és de 2V. Aquest valor és el que sovint es pren en els càlculs, ja que alguns tenen una mitjana. Però, de fet, aquesta tensió depèn del tipus de leds, del color de la brillantor. Per tant, quan calculeu les margarides, us heu de centrar en el tipus de LED. Les caigudes de tensió per a diferents tipus de leds es mostren a la taula mostrada a la figura 8.
Figura 8. Baixada de tensió sobre LED de diferents colors.
Així, amb una tensió d’alimentació de 12 V, menys la caiguda de tensió a la resistència limitadora de corrent, es poden connectar un total de 10 / 3,7 = 2,7027 LEDs blancs. Però no podeu tallar cap tros de LED, de manera que només es poden connectar dos leds. Aquest resultat s’obté si prenem el valor màxim de la caiguda de tensió de la taula.
Si substituïm 3V al càlcul, aleshores és obvi que es poden connectar tres leds. En aquest cas, cal comptar amb molta cura la resistència de la resistència limitant. Si els LED reals semblen tenir una caiguda de tensió de 3,7 V, o potser més gran, és possible que els tres LED no s’encenguin. Així que és millor parar-se a les dues.
No importa fonamentalment quin color seran els LED, només quan calcularéu que haureu de tenir en compte diferents caigudes de tensió en funció del color del LED brillant. El més important és que estan dissenyats per a un corrent. És impossible muntar una garlanda consistent de leds, alguns dels quals tenen un corrent de 20 mA, i l’altra part de 10 mil·límetres.
És clar que, a un corrent de 20 mA, els LED amb un corrent nominal de 10 mA simplement s’encenen. Si limiteu el corrent a 10 mA, aleshores 20 mil·límetres no s’il·luminaran de forma brillant, com en un interruptor amb un LED: es pot veure a la nit, no a la tarda.
Per facilitar la vida per a ells mateixos, els amateurs de ràdio desenvolupen diversos programes de calculadores que faciliten tot tipus de càlculs rutinaris. Per exemple, programes per calcular inductàncies, filtres de diversos tipus, estabilitzadors actuals. Hi ha un programa per al càlcul de les garlandes LED. A la figura 9 es mostra una captura de pantalla d’un programa d’aquest tipus.
Figura 9. Captura de pantalla del programa “Calculing_resistance_resistor_Ledz_”.
El programa funciona sense instal·lació al sistema, només cal que el descarregueu i el feu servir. Tot és tan senzill i clar que no cal cap explicació per a la captura de pantalla. Naturalment, tots els LED han de ser del mateix color i amb el mateix corrent.
Vegeu també a la publicació prèvia al lloc: Com connectar el LED a la xarxa d’il·luminació
Les resistències límit són, per descomptat, bones. Però només quan se sap que aquesta garlanda serà alimentada font estabilitzada DC 12V i la corrent a través dels LEDs no superarà el valor calculat. Però, i si simplement no hi ha cap font amb un voltatge de 12V?
Aquesta situació pot aparèixer, per exemple, en un camió amb una tensió de 24V a la xarxa. Per sortir d’una situació de crisi així, un estabilitzador actual ajudarà, per exemple, a “SSC0018 - Estabilitzador de corrent regulable 20..600mA”. El seu aspecte es mostra a la figura 10. Aquest dispositiu es pot comprar a les botigues en línia. El preu de la publicació és de 140 ... 300 rubles: tot depèn de la imaginació i la prepotència del venedor.
Figura 10. Regulador de corrent regulable SSC0018
A la figura 11 es mostren les especificacions dels estabilitzadors.
Figura 11. Característiques tècniques de l’estabilitzador actual SSC0018
Inicialment, l'estabilitzador de corrent SSC0018 va ser dissenyat per utilitzar-se en lluminaris LED, però també es pot utilitzar per carregar bateries petites. Utilitzar el SSC0018 és força senzill.
La resistència de càrrega a la sortida de l'estabilitzador actual pot ser zero, simplement podeu curtcircuitar els terminals de sortida. Al cap i a la fi, els estabilitzadors i les fonts de corrent no tenen por dels curts circuits. En aquest cas, es classificarà el corrent de sortida. Bé, si establiu 20mA, tant seran.
A partir de l'anterior, podem concloure que un mil·límetre de corrent directe es pot connectar directament a la sortida del corrent estabilitzador. Aquesta connexió s'hauria d'iniciar des del límit de mesurament més gran, perquè ningú no sap quina corrent hi ha regulada. A continuació, simplement gireu la resistència d’afinació per configurar el corrent necessari. En aquest cas, per descomptat, no us oblideu de connectar l'estabilitzador actual SSC0018 a l'alimentació. La figura 12 mostra el diagrama de cablejat SSC0018 per alimentar leds connectats en paral·lel.
Figura 12. Connexió per alimentar els LED connectats en paral·lel
Tot aquí queda clar del diagrama. Per a quatre LED amb un corrent de consum de 20 mA, cada sortida de l'estabilitzador s'ha de fixar en un corrent de 80 mA. En aquest cas, a l’entrada de l’estabilitzador SSC0018, cal una tensió una mica més gran que la caiguda de tensió d’un LED, com s’ha dit anteriorment. Per descomptat, un voltatge més gran és adequat, però això només comportarà un escalfament addicional del xip estabilitzador.
Observació Si, per limitar el corrent amb un resistor, la tensió de la font d’alimentació hauria de superar lleugerament la tensió total als LED, només dos volts, aleshores per al funcionament normal de l’estabilitzador actual SSC0018 aquest excés hauria de ser lleugerament superior. Res menys que 3 ... 4V, en cas contrari, l'element regulador de l'estabilitzador simplement no s'obrirà.
La figura 13 mostra la connexió de l'estabilitzador SSC0018 quan s'utilitza una garlanda de diversos LED connectats en sèrie.
Figura 13. Alimentació d'una sèrie de llums a través de l'estabilitzador SSC0018
La figura es basa en la documentació tècnica, així que provem a calcular el nombre de LEDs a la garlanda i la tensió constant requerida de la font d’alimentació.
El corrent indicat al diagrama, 350mA, ens permet concloure que la garlanda s’assembla a partir de potents LED blancs, ja que, com s’ha esmentat anteriorment, l’objectiu principal de l’estabilitzador SSC0018 són les fonts d’il·luminació. La caiguda de tensió a l'interior del LED blanc és de 3 ... 3.7V. Per al càlcul, haureu de prendre el valor màxim de 3,7 V.
La tensió d’entrada màxima de l’estabilitzador SSC0018 és de 50V. Resta d’aquest valor de 5V, necessari per a l’estabilitzador mateix, queda 45V. Aquesta tensió es pot "il·luminar" 45 / 3,7 = 12.1621621 ... LED. Bviament, això s’ha d’arrodonir a les dotze.
El nombre de leds pot ser menor. Aleshores, s’haurà de reduir el voltatge d’entrada (mentre que el corrent de sortida no canviarà, es mantindrà 350mA segons s’ajustava), per què he de subministrar 50V fins a 3 leds, fins i tot potents? Aquesta mofa pot acabar amb un error, perquè els leds potents no són en cap cas barats. Quin voltatge es requerirà per connectar tres potents LED per als que vulguin, però sempre es poden trobar, es poden calcular per si mateixos.
El dispositiu d’estabilitzador corrent regulable SSC0018 és força bo. Però tota la pregunta és, sempre es necessita? I el preu del dispositiu és una mica confús. Quina pot ser la sortida d’aquesta situació? Tot és molt senzill. S’obté un excel·lent regulador de corrent a partir d’estabilitzadors de tensió integrats, com per exemple, la sèrie 78XX o LM317.
Per crear un estabilitzador de corrent basat en un estabilitzador de tensió, només calen 2 parts. En realitat, el propi estabilitzador i una sola resistència, la resistència i la potència dels quals ajudaran a calcular el programa StabDesign, la captura de pantalla de la figura 14 es mostra.
Dibuix 14. El càlcul de l'estabilitzador actual mitjançant el programa StabDesign.
El programa no requereix explicacions especials. Al menú desplegable Tipus es selecciona el tipus d’estabilitzador, a la línia Iн s’estableix la corrent necessària i es prem el botó Calcula. El resultat és la resistència de la resistència R1 i la seva potència. A la figura, el càlcul es va realitzar per a un corrent de 20 mA.Aquest és el cas quan els LED estan connectats en sèrie. Per a una connexió paral·lela, la corrent es calcula de la mateixa manera que es mostra a la figura 12.
La garlanda LED està connectada en lloc de la resistència Rн, que simbolitza la càrrega de l'estabilitzador actual. Fins i tot és possible connectar només un LED. En aquest cas, el càtode està connectat a un cable comú i l’ànode a la resistència R1.
El voltatge d’entrada de l’estabilitzador de corrent considerat es troba en el rang de 15 ... 39V, ja que s’utilitza l’estabilitzador 7812 amb un voltatge d’estabilització de 12V.
Sembla que aquest és el final de la història sobre els LED. Però també hi ha tires LED, de les quals parlarem en el proper article.
Continuació de l'article: Aplicació de tires LED
Boris Aladyshkin
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: