0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как регулировать яркость светодиода резистором

Как регулировать яркость светодиода резистором

1169850104.jpg

Светодиоды больше и больше входят в нашу повседневную жизнь. Мы меняем лампы накаливания в квартире или доме, галогенные в машине на светодиодные. Для того чтобы регулировать яркость лампочки Эддисона обычно применяют диммер — эта такая штука с помощью которой можно ограничивать переменный ток, тем самым меняя яркость свечения на нужную вам, зачем же платить больше, да еще и чувствовать дискомфорт из-за чрезмерно яркого света? Регулятор мощности вообще может использоваться для многих потребителей (паяльник, болгарка, пылесос, дрель. ) от переменного напряжения сети, построены они, как правило, на основе симистора.

1015044036.jpg

Светодиоды питаются от постоянного и стабилизированного тока, так что тут применить стандартный диммер не удастся. Если просто изменять напряжение, подаваемое на него то яркость будет изменяться очень резко, для них важен ток, но вместо регулятора тока мы сделаем нечто другое, а именно ШИМ (Широко Импульсный Модулятор), он будет на некоторое определенное время отключать источник питания от светодиода, яркость уменьшится, но мигание замечать мы не будем, так как частота такая, что глаз человека этого не заметит. Тут не используетсямикроконтроллеры, ведь их наличие может стать препятствием к сборке устройства, нужно иметь программатор, определенное программное обеспечение. Поэтому в этой простой схеме используется только простые и общедоступные радиокомпоненты.

Вот такую штуку возможно использовать для любых инерционных нагрузок, то есть тех, которые могут запасать энергию, ведь, если, к примеру, отключить DC моторчик от источника питания то вращаться он перестанет никак не моментально.

2791579506.png

Схему, как я считаю, условно можно разделить на две части, а именно это генератор, выполненный на мега-популярном таймере NE555 (аналог — КР1006ВИ1) и мощный открывающийся/закрывающийся транзистор, с помощью которого подается питание для нагрузки (здесь 555 работает в режиме астабильного мультивибратора). У нас используется мощный биполярный транзистор NPNструктуры (я взял TIP122), но возможно заменить его полевым (MOSFET)транзистором. Частота импульсного генератора, период, длительность импульса при этом выставляется двумя резисторами (R3,R2) и конденсаторами (C1, C2), а изменять ее мы сможем резистором с регулировкой сопротивления.

Компоненты-схемы

3108036454.jpg

Существует куча программ для расчета аналогового таймера 555, можете поэкспериментировать с номиналами компонентов, которые и влияют на частоту генератора — это все легко просчитается с помощью многих программ, таких как эта. Номиналы можно немного менять, все будет работать и так. Импульсные диоды 4148 без проблем заменяются отечественными КД222. Конденсаторы 0,1 мкФ и 0,01 мкФ дисковые керамические. Переменным резистором устанавливаем частоту, для хорошей и плавной регулировки его максимальное сопротивление 50 кОм.

Все собрано на дискретных элементах, плата имеет размеры 50-25 мм.

Как работает схема?

Устройство работает как переключатель между двумя режимами: ток подается на нагрузку и ток не подается на нагрузку. Переключение происходит настолько быстро что наши глаза не видят этого мигания. Так вот, это устройство регулирует мощность путем изменения интервала между временем, когда питание подается и когда оно отключено. Думаю, вы поняли суть ШИМа. Вот так вот это выглядит на экране осциллографа.

499305054.jpg

Первая картинка отображает слабое свечение, потому что во время периода T длинна импульса t1 занимает только 20% (это так называемый коэффициент заполнения), а все остальные 80% у нас наблюдается логический 0 (отсутствует напряжение).

1516417166.jpg

Вторая картинка показывает нам сигнал, который называется меандр, тогда у нас t1=0.5*T, то бишь скважность и Коэф. заполнения равны 50%.

1728223550.jpg

В третьем случае мы имеем D=90%. Светодиод светит почти на полную яркость.

Представим что T=1 секунде, тогда в первом случае

  1. в течении 0,2с будет идти ток на светодиод, а 0,8с нет
  2. 0,5с подается ток 0,5с нет
  3. 0,9с есть ток, 0,1 нету

312880254.jpg

Кстати, сделав три платки ШИМ регуляторов по схеме и подключив их к одной RGB ленте появляется возможность выставлять нужную гамму свечения. Каждая из плат управляет своими светодиодами (красными, зелеными и синими) и смешивая их в определенной последовательности вы добиваетесь нужного свечения.

1977792008.jpg

Какие же потери энергии у этого устройства?

Во-первых, это жалкие несколько миллиампер, которые потребляют импульсный генератор на микросхеме, а далее идет силовой транзистор, на котором рассеивается мощность равная примерно P=0.6V*Iпотребления нагрузки. Базовым резистором можно пренебречь. В целом потере на ШИМе минимальны ведь система регулирования по ширине импульса очень эффективна, так как в пустую тратится очень мало энергии (и, следовательно, выделяется мало тепла).

В итоге мы получили прекрасный и простой ШИМ. Им оказалось очень удобно настраивать для себя приятную силу свечения. Такое устройство всегда пригодится в быту.

Читайте так же:
Регулировка пластиковых окон в энгельсе

Способы управления яркостью свечения светодиодов с помощью импульсных драйверов

Вебинар «Новые решения STMicroelectronics в области спутниковой навигации» (17.11.2021)

Экспоненциальный рост количества светодиодных источников света сопровождается столь же бурным расширением ассортимента интегральных схем, предназначенных для управления питанием светодиодов. Импульсные драйверы светодиодов давно заменили неприемлемые для озабоченного экономией энергии мира прожорливые линейные регуляторы, став для отрасли фактическим стандартом. Любые приложения, от ручного фонарика до информационных табло на стадионах, требуют точного управления стабилизированным током. При этом часто бывает необходимо в реальном времени изменять интенсивность излучения светодиодов. Управление яркостью источников света, и, в частности, светодиодов, называется диммированием. В данной статье излагаются основы теории светодиодов и описываются наиболее популярные методы диммирования с помощью импульсных драйверов.

Яркость и цветовая температура светодиодов

Яркость светодиодов

Концепцию яркости видимого сета, испускаемого светодиодом, понять довольно легко. Числовое значение воспринимаемой яркости излучения светодиода может быть легко измерено в единицах поверхностной плотности светового потока, называемых кандела (кд). Суммарная мощность светового излучения светодиода выражается в люменах (лм). Важно понимать, также, что яркость светодиода зависит от средней величины прямого тока.

На Рисунке 1 изображен график зависимости светового потока некоторого светодиода от прямого тока. В области используемых значений прямых токов (IF) график исключительно линеен. Нелинейность начинает проявляться при увеличении IF. При выходе тока за пределы линейного участка эффективность светодиода уменьшается.

Рисунок 1.Зависимость светового потока от тока через светодиод.

При работе вне линейной области значительная часть подводимой к светодиоду мощности рассеивается в виде тепла. Это потраченное впустую тепло перегружает драйвер светодиода и усложняет тепловой расчет конструкции.

Цветовая температура светодиодов

Цветовая температура является параметром, характеризующим цвет светодиода, и указывается в справочных данных. Цветовая температура конкретного светодиода описывается диапазоном значений и смещается при изменении прямого тока, температуры перехода, а также, по мере старения прибора. Чем ниже цветовая температура светодиода, тем ближе его свечение к красно-желтому цвету, называемому «теплым». Более высоким цветовым температурам соответствуют сине-зеленые цвета, называемые «холодными». Нередко для цветных светодиодов вместо цветовой температуры указывается доминирующая длина волны, которая может смещаться точно также, как цветовая температура.

Способы управления яркостью свечения светодиодов

Существуют два распространенных способа управления яркостью (диммирования) светодиодов в схемах с импульсными драйверами: широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и аналоговое регулирование. Оба способа сводятся, в конечном счете, к поддержанию определенного уровня среднего тока через светодиод, или цепочку светодиодов. Ниже мы обсудим различия этих способов, оценим их преимущества и недостатки.

На Рисунке 2 изображена схема импульсного драйвера светодиода в конфигурации понижающего преобразователя напряжения. Напряжение VIN в такой схеме всегда должно превышать сумму напряжений на светодиоде и резисторе RSNS. Ток дросселя целиком протекает через светодиод и резистор RSNS, и регулируется напряжением, подаваемым с резистора на вывод CS. Если напряжение на выводе CS начинает опускаться ниже установленного уровня, коэффициент заполнения импульсов тока, протекающего через L1, светодиод и RSNS увеличивается, вследствие чего увеличивается средний ток светодиода.

Рисунок 2.Топология понижающего преобразователя.

Аналоговое диммирование

Аналоговое диммирование – это поцикловое управление прямым током светодиода. Проще говоря, это поддержание тока светодиода на постоянном уровне. Аналоговое диммирование выполняется либо регулировкой резистора датчика тока RSNS, либо изменением уровня постоянного напряжения, подаваемого на вывод DIM (или аналогичный вывод) драйвера светодиодов. Оба примера аналогового управления показаны на Рисунке 2.

Аналоговое диммирование регулировкой RSNS

Из Рисунка 2 видно, что при фиксированном опорном напряжении на выводе CS изменение величины RSNS вызывает соответствующее изменение тока светодиода. Если бы было возможно найти потенциометр с сопротивлением менее одного Ома, способный выдержать большие токи светодиода, такой способ диммирования имел бы право на существование.

Аналоговое диммирование с помощью управления напряжением питания через вывод CS

Более сложный способ предполагает прямое поцикловое управление током светодиода с помощью вывода CS. Для этого, в типичном случае, в петлю обратной связи включается источник напряжения, снимаемого с датчика тока светодиода и буферизованного усилителем (Рисунок 2). Для регулировки тока светодиода можно управлять коэффициентом передачи усилителя. В эту схему обратной связи несложно ввести дополнительную функциональность, такую, например, как токовую и температурную защиту.

Недостатком аналогового диммирования является то, что цветовая температура излучаемого света может зависеть от прямого тока светодиода. В тех случаях, когда изменение цвета свечения недопустимо, диммирование светодиода регулированием прямого тока применяться не может.

Диммирование с помощью ШИМ

Читайте так же:
Как регулировать скорость вращения кулера блока питания

Диммирование с помощью ШИМ заключается в управлении моментами включения и выключения тока через светодиод, повторяемыми с достаточно высокой частотой, которая, с учетом физиологии человеческого глаза, не должна быть меньше 200 Гц. В противном случае, может проявляться эффект мерцания.

Средний ток через светодиод теперь становится пропорциональным коэффициенту заполнения импульсов и выражается формулой:

IDIM-LED – средний ток через светодиод,
DDIM – коэффициент заполнения импульсов ШИМ,
ILED – номинальный ток светодиода, устанавливаемый выбором величины сопротивления RSNS (см. Рисунок 3).

Рисунок 3.Двухпроводное ШИМ диммирование.

Модуляция драйвера светодиодов

Многие современные драйверы светодиодов имеют специальный вход DIM, на который можно подавать ШИМ сигналы в широким диапазоне частот и амплитуд. Вход обеспечивает простой интерфейс со схемами внешней логики, позволяя включать и выключать выход преобразователя без задержек на перезапуск драйвера, не затрагивая при этом работы остальных узлов микросхемы. С помощью выводов разрешения выхода и вспомогательной логики можно реализовать ряд дополнительных функций.

Двухпроводное ШИМ-диммирование

Двухпроводное ШИМ-диммирование приобрело популярность в схемах внутренней подсветки автомобилей. Если напряжение на выводе VINS становится на 70% меньше, чем на VIN (Рисунок 3), работа внутреннего силового MOSFET транзистора запрещается, и ток через светодиод выключается. Недостаток метода заключается в необходимости иметь схему формирователя сигнала ШИМ в источнике питания преобразователя.

Быстрое ШИМ-диммирование с шунтирующим устройством

Запаздывание моментов включения и выключения выхода конвертора ограничивает частоту ШИМ и диапазон изменения коэффициента заполнения. Для решения этой проблемы параллельно светодиоду, или цепочке светодиодов, можно подключить шунтирующее устройство, такое, скажем, как MOSFET транзистор, показанный на Рисунке 4а, позволяющий быстро пустить выходной ток преобразователя в обход светодиода (светодиодов).

а)
б)
Рисунок 4.Быстрое ШИМ диммирование (а), формы токов и напряжений (б).

Ток дросселя на время выключения светодиода остается непрерывным, благодаря чему нарастание и спад тока перестают затягиваться. Теперь время нарастания и спада ограничивается только характеристиками MOSFET транзистора. На Рисунке 4а изображена схема подключения шунтирующего транзистора к светодиоду, управляемому драйвером LM3406, а на Рисунке 4б показаны осциллограммы, иллюстрирующие различие результатов, получаемых при диммировании с использованием вывода DIM (сверху), и при подключении шунтирующего транзистора (внизу). В обоих случаях выходная емкость равнялась 10 нФ. Шунтирующий MOSFET транзистор типа Si3458.

При шунтировании тока светодиодов, управляемых преобразователями со стабилизаций тока, надо учитывать возможность возникновения бросков тока при включении MOSFET транзистора. В семействе драйверов светодиодов LM340x предусмотрено управление временем включения преобразователей, что позволяет решить проблему выбросов. Для сохранения максимальной скорости включения/выключения емкость между выводами светодиода должна быть минимальной.

Существенным недостатком быстрого ШИМ-диммирования, по сравнению с методом модуляции выхода преобразователя, является снижение КПД. При открытом шунтирующем приборе на нем рассеивается мощность, выделяющаяся в виде тепла. Для снижения таких потерь следует выбирать MOSFET транзисторы с минимальным сопротивлением открытого канала RDS-ON.

Многорежимный диммер LM3409

National Semiconductor выпускает уникальный многорежимный драйвер светодиодов LM3409, предназначенный как для аналогового, так и ШИМ регулирования яркости. Диммирование может осуществляться одним из четырех способов:

  1. Аналоговое регулирование прямой подачей напряжения 0 … 1.24 В на вывод IADJ.
  2. Аналоговое регулирование с помощью потенциометра, подключенного между выводом IADJ и «землей».
  3. ШИМ регулирование с помощью вывода EN.
  4. ШИМ регулирование с помощью шунтирующего MOSFET транзистора.

На Рисунке 5 показана схема включения LM3409 для управления яркостью с помощью потенциометра. Внутренний источник тока 5 мкА создает падение напряжения на сопротивлении RADJ, которое, в свою очередь, влияет на внутренний порог схемы измерения тока светодиода. С точно таким же эффектом можно управлять микросхемой, непосредственно подавая постоянное напряжение на вывод IADJ.

Рисунок 5.Аналоговое управление яркостью.

Рисунок 6 демонстрирует зависимость измеренного тока светодиода от сопротивления включенного между IADJ и «землей» потенциометра. Плато на уровне 1 А в верхней части графика определяется величиной показанного на Рисунке 4 резистора RSNS, задающего максимальный номинальный ток светодиода.

Рисунок 6.Зависимость тока светодиода от сопротивления потенциометра.

На Рисунке 7 изображена зависимость измеренного тока светодиода от постоянного напряжения, приложенного к выводу IADJ. Заметим, что максимальный ток здесь также определяется величиной RSNS.

Рисунок 7.Зависимость тока светодиода от напряжения на выводе IADJ.

Обе аналоговые технологии диммирования просты в реализации и позволяют с очень высокой линейностью регулировать яркость свечения, вплоть до уровня 10% от максимума.

Заключение

Регулировать яркость свечения светодиодов, питающихся от импульсных преобразователей, можно различными способами. Для каждого из двух основных методов, ШИМ и аналогового, характерны свои достоинства и недостатки. Ценою использования дополнительной логики, ШИМ регулирование значительно уменьшает вариации цвета светодиода при изменении яркости. Схемотехника аналогового диммирования проще, но неприменима там, где требуется поддержания постоянной цветовой температуры.

Читайте так же:
Как отрегулировать дверцу шкафа от перекоса

Радиоконструктор № 055, “Регулятор яркости светодиодов с плавным розжигом"

Радиоконструктор для управление яркостью светодиодов № 055, для корректной регулировки яркости светодиодов, особенно сверхярких, в полном диапазоне от нуля до максимума наибольшее применение находит ШИМ регулирование. При этом виде регулировки питание светодиодов осуществляется не постоянным током, а импульсами с регулируемой длительностью (шириной). Чем длительней импульсы, тем ярче горит светодиод. Многие автолюбители заменяют лампы накаливания в своём автомобиле на светодиодные лампы, часто они светят ярче и становится вопрос регулирования яркости их свечения, особенно в приборном щитке. Ниже приводится схема:

Устройства, позволяющего регулировать яркость светодиодных устройств (лампы, ленты, светодиоды), рассчитанных на питание от напряжения 12 – 14 вольт с плавным розжигом и плавным угасанием яркости. Один белый или синий светодиод любой яркости питается от напряжения 3,2-3,4 вольта. Для корректной работы одиночные светодиоды (одного вида) должны быть соединены последовательно в цепь от одного до трёх светодиодов с ограничителем тока до допустимого при питании от источника с напряжением 12 – 14 вольт. Максимальный ток управления 20 ампер (с радиаторами для двух полевых транзисторов). При работе с меньшим током необходимо проверить степень нагрева корпуса транзисторов на максимальной яркости. Если транзисторы будут сильно нагреваться (свыше 50 градусов), необходимо установить радиатор (корпуса транзисторов имеют общий потенциал). Радиатор не должен касаться корпуса и элементов (или установить через изолирующие прокладки).

Устройство функционально состоит из двух схем – ШИМ регулятора яркости на микросхеме КР1006ВИ1, управляющей ключевым полевым N-канальным транзистором VT1 и устройства, обеспечивающего плавное включение и выключение светодиодов, на биполярном n-p-n транзисторе VT3 и полевом Р-канальном транзисторе VT2. При необходимости исключить плавное включение и отключение, все элементы правее (по схеме) транзистора VT2 исключаются из схемы, а между выводами S и D VТ2 устанавливается перемычка. При подаче напряжения на схему ничего видимого не происходит. Запускается схема таймера DA1, светодиоды не светятся, т.к. транзистор VT2 находится в закрытом состоянии. Ток потребления минимальный – около 6 мА. При подаче на клемму Х5 управляющего напряжения +12 вольт (при включении зажигания, габаритных огней или от плюса питания схемы через выключатель) открывается транзистор VT3 и начинается зарядка конденсатора С4 через резистор R6. По мере зарядки конденсатора начинает плавно открываться транзистор VT2, плавно загораются светодиоды. После полного открытия транзистора VT2 управление яркостью светодиодов осуществляется резистором R1.
Содержание набора 055
1. Микросхема КР1006ВИ1,
2. Транзистор IRF540,
3. Транзистор IRF9540,
4. Транзистор ВС547,
5. Печатная плата,
6. Диоды 1N4148 (3 шт.),
7. Конденсаторы: С1 – 0,22мкФ (224), С2 – 0,1мкФ (104), С3 – 470мкФ, С4 – 100мкФ,
8. Резисторы: R1 – 50k (переменный), R2, R3 – 1k (Кч/Ч/Кр) (2 шт.), R4, R8 – 4k7 (Ж/Ф/Кр) (2 шт.), R5 – 10k (Кч/Ч/Ор), R6 – 68k (Гол/Сер/Ор), R7 – 100k (Кч/Ч/Ж),
9. Ручка для переменного резистора,
10. Клеммный разъем х2,
11. Клеммный разъем х3,
12. Схема и описание.

Меняется ли яркость светодиодов в зависимости от напряжения?

Когда я был маленьким и изучал электричество, прекрасным инструментом для понимания напряжения / тока / сопротивления была лампочка накаливания (в моем случае это была маленькая лампочка на 3 В). Когда вы удвоили напряжение, поместив две батареи последовательно, оно светилось в 4 раза ярче, но больше нагревалось и было более подвержено перегоранию. Когда вы ставите две лампочки в серии, они светятся на 1/4 ярче. Когда вы устанавливаете их параллельно, они светятся нормально, но разряжают аккумулятор в два раза быстрее. И т.п.

Однако в этот день и возраст лампы накаливания находятся на выходе, и светодиоды заменяют их по уважительной причине (например, не перегорают каждые несколько месяцев или около того). Но светодиоды разные и следуют другим правилам, которые я не очень хорошо понимаю.

Мне было интересно — можно ли использовать светодиоды таким же образом? Я знаю, что для того, чтобы светодиод можно было использовать так же, как классическую лампочку, его необходимо подключать последовательно с резистором, иначе он потребляет слишком большой ток и перегорает. Я думаю, что вы даже можете купить светодиоды со встроенными резисторами. Но будут ли они работать таким же образом? Будут ли изменения напряжения сопровождаться соответствующими изменениями яркости?

Читайте так же:
Регулировка температуры батарей радиаторов

Светодиоды — это совсем другой зверь по сравнению с лампами накаливания. Светодиоды относятся к классу устройств, известных как нелинейные устройства . Они не следуют Закону Ома в классическом смысле (однако Закон Ома все еще используется вместе с ними).

Светодиод (очевидно) является формой диода. Он имеет прямое напряжение, которое является напряжением, при котором диод начинает проводить. По мере увеличения напряжения растет и диодная проводимость, но это происходит нелинейно .

введите описание изображения здесь

Со светодиодом количество тока, проходящего через него, определяет его яркость. Увеличение напряжения увеличивает ток, да, но область, где это происходит без слишком большого тока, очень мала. На красной кривой выше это может быть чуть-чуть около 1,5 В, и к тому времени, когда вы достигнете 2 В, ток зашкаливает, а светодиод гаснет.

Последовательное включение светодиодов суммирует прямые напряжения, поэтому вы должны обеспечить более высокое напряжение для запуска проводимости, но контролируемая область все еще такая же крошечная.

Таким образом, мы контролируем ток вместо напряжения и принимаем прямое напряжение в качестве фиксированного значения. Включив резистор в цепь, чтобы заполнить зазор между напряжением питания и прямым напряжением, ограничивая ток в процессе, или используя постоянный ток , мы можем установить ток, который мы хотим пропустить через светодиод и таким образом установите яркость. Увеличивая ток, но не увеличивая напряжение (или только незначительное количество, и чисто случайно), мы увеличиваем яркость.

Формула для расчета сопротивления для использования для определенного тока:

Где — напряжение питания, V F — прямое напряжение светодиода, а I F — требуемый прямой ток светодиода. V S V F I F

Нет, сам светодиод (без резисторов или другой электроники) ведет себя совсем не так, как лампочка.

Посмотрите на эту таблицу случайных светодиодов.

Прокрутите страницу вниз со множеством графиков. Третий график показывает относительную интенсивность (свет) в зависимости от тока через светодиод:

Интенсивность против тока (334-15 / T1C1-4WYA)

(Источник: технические данные 334-15 / T1C1-4WYA)

Вы заметите, что эта кривая несколько линейна, то есть вдвое больше тока даст вам примерно вдвое больше света.

Что мы узнали: яркость светодиода в некоторой степени пропорциональна току, протекающему через него.

Но какой ток вы получаете для определенного напряжения?

Посмотрите на график 2:

Ток против напряжения (334-15 / T1C1-4WYA)

(Источник: технические данные 334-15 / T1C1-4WYA)

Прямой ток против прямого напряжения, обратите внимание, как быстро увеличивается ток для напряжения выше 3 Вольт. Только 0,5 В больше дает в 4 раза больше тока! Эта кривая также изменяется между светодиодами и перегревом.

Поэтому лучше питать светодиоды током, а не напряжением. Если вы питаете светодиод a напряжением, ток не очень предсказуем, поэтому яркость тоже не будет. Кроме того, мощность, подаваемая на светодиод, будет меняться, поскольку мощность представляет собой напряжение х ток.

Лучше поддерживать постоянный ток светодиода, поэтому необходимы последовательные резисторы, которые ограничивают ток до требуемого значения. Не совсем, но достаточно близко для большинства целей.

При установленном последовательном резисторе светодиод (+ резистор) в некоторой степени ведет себя как лампочка в том смысле, что изменение яркости более пропорционально приложенному напряжению.

LED и лампы накаливания практически противоположны по характеристикам.

    Светодиоды падают в R с ростом напряжения.

Сопротивление BULB увеличивается в 10 раз при включении. Это связано с большой экспоненциальной температурой ПТК (+) вольфрамовой нити. Между тем, светодиоды как раз наоборот, с небольшим линейным значением NTC (-).

  • Светодиоды не могут работать с отрицательным напряжением. Все рассчитаны при абсолютном макс. -5В.
  • Лампочки легко идут в обе стороны, AC-DC

Светодиоды используют ультразвуковую Au-связь «тонкий микрон», потому что пайка убьет их.

ЛАМПЫ . работают при 2500’C

  • Светодиоды нуждаются в защите от электростатического разряда.
  • Лампы поглощают ОУР без каких-либо проблем.

Светодиоды бывают всех цветов радуги и за ее пределами.

Лампочки все одинаковые, в оттенках белого

  • Светодиоды могут обнаруживать свет с небольшим выходным током, как фотодиоды.
  • Лампочки не могут обнаружить свет.

Светодиоды односторонние даже с прозрачной подложкой.

Поэтому, когда вы складываете все это, вы должны понимать различия, чтобы заставить их работать в одной и той же энергетической среде. Или же полагаться на разработанное решение, чтобы сделать их простыми в использовании.

Если бы вы купили светодиоды со встроенными резисторами, они бы работали (почти) именно так.

Световая мощность светодиодов практически пропорциональна току в широком диапазоне.

I = ( V b − V f ) / R i I = ( V b / R i )

I = ( V b − 2 ∗ V f ) / ( 2 ∗ R i ) уменьшить примерно до :

I = ( V b / ( 2 ∗ R i ) )

Таким образом, при последовательном соединении двух светодиодов со встроенными последовательными резисторами ток падает до половины первоначального тока.

Яркость светодиода зависит прежде всего от тока, протекающего через него.

Читайте так же:
Способы регулировки пластиковых окон

Обычная лампа накаливания фактически является резистором, она соответствует закону омов V = I * R. Если вы удвоите напряжение, ток удвоится, а используемая мощность возрастет в 4 раза (не совсем верно, есть некоторая температура сопутствующие эффекты, но пока достаточно близко).

Светодиод с другой стороны — это диод, как и большинство диодов, у него относительно фиксированное прямое напряжение смещения. Ниже этого напряжения ток не течет, выше этого тока ток неограничен, но напряжение уменьшается напряжением смещения. (Это значительное упрощение, но достаточно для большинства грубых вычислений)

Какое это напряжение будет зависеть от используемых материалов и будет зависеть от цвета. Обычно

1,8-2 В для красного, желтого или зеленого,

3 В для синего, белого или «истинно зеленого». Это падение напряжения будет увеличиваться с ростом тока, но только на 0,1-0,2 В, вы обычно можете игнорировать этот эффект.

Как вы указали в своем вопросе, светодиоды обычно соединены с резистором последовательно для ограничения тока. Почему?

Думайте о светодиоде как о фиксированном падении напряжения, он будет использовать фиксированное количество напряжения независимо от тока. Таким образом, если вы подключите светодиод 2 В непосредственно к источнику 3 В, то останется 1 В, который будет отброшен по остальной цепи. Остальная часть цепи в этом случае будет внутренним сопротивлением в блоке питания и проводах. Эти сопротивления обычно довольно низкие (настолько низкие, что вы обычно игнорируете их), и поэтому будет течь большой ток.

Предполагая, что сопротивления находятся в диапазоне 0,1 Ом, это даст ток I = V / R = (3-2) / 0,1 = 10 ампер.

Мощность, рассеиваемая в светодиоде, будет равна P = I * V = 10 * 2 = 20 Вт.

Это очень быстро нагреет светодиод до точки его разрушения. Реальный мир немного сложнее, поскольку светодиод не является идеальным фиксированным падением напряжения с нулевым сопротивлением, но конечный результат в любом случае одинаков.

Если мы добавим последовательный резистор на 100 Ом в дополнение к внутренним сопротивлениям, то ток уменьшится до 10 мА, и светодиод будет хорошо светиться.

Изменение значения резистора изменит яркость, большинство маленьких светодиодов ограничены максимум 20 мА и не видны намного ниже 1 мА. Обычно превышение 10 мА едва заметно (это больше связано с тем, как работают глаза, чем с тем, как работают светодиоды). Вы также можете изменить яркость, включив и выключив их очень быстро, это проще для цифровых систем и, как правило, более эффективно для заданной воспринимаемой яркости (опять же больше за счет глаз, чем светодиодов), это позволяет вам изменять яркость в то время как в оборудовании имеется только один фиксированный резистор. Если вы планируете использовать переменный резистор для установки яркости, то хорошей практикой также является включение небольшого фиксированного значения, чтобы при переменном резисторе в 0 ток был ограничен 20 мА.

Так что, если мы добавим два светодиода в серии?

Каждый светодиод нуждается в 2 В для включения. Два светодиода означают 4V. С источником 3 В у нас нет достаточного напряжения для прямого смещения диодов, и поэтому они будут блокировать весь ток. Светодиоды будут выключены. Если вы увеличите напряжение и правильно установите резистор ограничения тока, они оба включатся. Поскольку яркость зависит от тока, проходящего через светодиод, и они оба будут иметь одинаковый ток, они будут одинаковой яркости (для светодиодов одного типа).

Что, если мы добавим два светодиода параллельно?

Если мы добавим две параллели, каждая со своим собственным резистором, то это фактически отдельные цепи. Предполагая, что питания достаточно, каждый будет действовать так, как если бы он был единственным.

Если они делят резистор, то все становится интереснее. Теоретически, это будет работать нормально, вам нужно уменьшить значение резистора вдвое, чтобы получить то же значение для каждого светодиода, но в противном случае вы ожидаете, что оно будет работать. К сожалению, нет двух одинаковых светодиодов, все они будут иметь слегка отличающиеся напряжения смещения, что означает, что через один ток будет течь больше тока (это был бы весь ток через один, если бы не небольшое увеличение напряжения как тока увеличивается, что мы обычно игнорируем).

Это означает, что два светодиода параллельно с одним резистором почти никогда не будут иметь одинаковую яркость.

Как правило, все, что необходимо для управления группой светодиодов (например, подсветка), будет использовать длинную последовательную цепочку светодиодов и будет повышать напряжение настолько высоко, насколько это необходимо (в пределах разумного), чтобы они все имели одинаковую яркость.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector