קטגוריות: אלקטרוניקה מעשית, הכל על נוריות LED
מספר צפיות: 445777
הערות לכתבה: 28
דפוסי חיווט LED טובים ורעים
במאמרים קודמים תוארו סוגיות שונות הקשורות לחיבור נוריות LED. אך אינך יכול לכתוב הכל במאמר אחד, לכן עליך להמשיך בנושא זה. כאן נדבר על דרכים שונות להדליק נוריות LED.
כאמור במאמרים שהוזכרו, נורית LED היא מכשיר נוכחי, כלומר הזרם דרכו חייב להיות מוגבל על ידי נגדי. אופן החישוב של הנגד הזה כבר תואר, לא נחזור כאן, אך ניתן את הנוסחה, למקרה ושוב.
איור 1
הנה למעלה. - מתח אספקה, אואד. - ירידת מתח לרוחב LED, R - התנגדות של הנגד המגביל, זרם I דרך הנורית.
עם זאת, למרות כל התיאוריה, התעשייה הסינית מייצרת כל מיני מזכרות, תכשיטים, מציתים, בהם הדלק נדלק ללא נגיעה מוגבלת: רק שניים או שלושה סוללות דיסק ונורית LED אחת. במקרה זה, הזרם מוגבל על ידי ההתנגדות הפנימית של הסוללה, שעוצמתה פשוט אינה מספיקה בכדי לשרוף את ה- LED.
אבל כאן, בנוסף לשחיקה, יש עוד מאפיין לא נעים - השפלה של נוריות LED, הטבועות ביותר בנוריות LED לבנות וכחולות: לאחר זמן מה, בהירות הזוהר הופכת להיות קטנה מאוד, אם כי הזרם דרך ה- LED זורם די מספיק, ברמה הנומינלית.
זה לא אומר שהוא לא מאיר בכלל, הזוהר כמעט ולא מורגש, אבל זה כבר לא פנס. אם בדעיכה של זרם מדורגת מתרחשת לא מוקדם יותר מאשר אחרי שנה של בהארה מתמשכת, אז עם זרם מוגזם, ניתן לצפות לתופעה זו תוך חצי שעה. יש לקרוא להכללה זו של הלד רע.
תכנית כזו יכולה להיות מוסברת רק על ידי הרצון לחסוך בעלויות נגד, הלחמה ועבודה אחת, אשר בהיקף ייצור אדיר מוצדק ככל הנראה. בנוסף, מצית או מחזיק מפתחות הם דבר חד פעמי וזול: הגז אזל או שהסוללה אזלה - הם פשוט זרקו את המזכרת.
איור 2. התוכנית גרועה, אך משתמשים בה לעתים קרובות למדי.
דברים מעניינים מאוד יוצאים (כמובן במקרה) אם על פי סכמה כזו הנורית מחוברת לספק כוח עם מתח יציאה של 12 וולט וזרם של לפחות 3A: מתרחש הבזק מסנוור, פופ חזק למדי, עשן נשמע ונשאר ריח מחניק. אז אני זוכר את המשל הזה: "האם אפשר להסתכל על השמש דרך טלסקופ? כן, אבל רק פעמיים. פעם עם העין השמאלית, השנייה עם הימין. " אגב, חיבור נורית לד ללא נגיעה מוגבלת זו הטעות הנפוצה ביותר בקרב מתחילים, והייתי רוצה להתריע עליה.
כדי לתקן מצב זה, הארכו את חיי הנורה, יש לשנות מעט את המעגל.
איור 3. תרשים טוב, נכון.
יש לראות בתכנית כזו כטובה או נכונה. כדי לבדוק אם הערך של הנגד R1 מצוין כהלכה, תוכלו להשתמש בנוסחה המוצגת באיור 1. אנו מניחים שצניחת המתח על LED 2V, זרם 20mA, מתח 3V כתוצאה משימוש בשתי סוללות אצבע.
באופן כללי, אינך צריך לשאוף להגביל את הזרם לרמה המותרת המקסימלית של 20 מגה-אמפר, אתה יכול להפעיל את ה- LED עם זרם נמוך יותר, ובכן, לפחות מיליארפר של 15 ... 18. במקרה זה, תהיה ירידה קלה מאוד בהירות, אשר העין האנושית, בשל מאפייני המכשיר, לא תבחין כלל בה, אך אורך חיי הלד יגדל משמעותית.
דוגמא נוספת של נוריות נוריות שהופעלו בצורה לא טובה ניתן למצוא בפנסים שונים, שכבר חזקים יותר מאשר טבעות מקשים ומציתים. במקרה זה, מספר מסוים של נוריות LED, לעיתים גדולות למדי, מחוברים בפשטות במקביל, וגם ללא נגדן מגביל, המשמש שוב כהתנגדות הפנימית של הסוללה.פנסים כאלה לעיתים קרובות נכנסים לתיקון בדיוק בגלל שחיקה של נוריות הלד.
איור 4. תרשים חיווט רע לחלוטין.
נראה כי המצב שמוצג באיור 5. יכול לתקן את המצב.רק נגדי אחד, ונראה כי הדברים השתפרו.
איור 5. זה כבר קצת טוב יותר.
אבל הכללה כזו תעזור מעט. העובדה היא שבטבע פשוט לא ניתן למצוא שני התקני מוליכים למחצה זהים. זו הסיבה, למשל, לטרנזיסטורים מאותו סוג יש רווח שונה, גם אם הם מאותו אצוות ייצור. תיריסטים וטריאקים שונים גם הם. חלקם נפתחים בקלות, בעוד שאחרים כל כך כבדים שצריך לנטוש אותם. ניתן לומר את אותו הדבר לגבי נוריות הלד - שניים זהים לחלוטין, במיוחד שלושה או חבורה שלמה, זה פשוט בלתי אפשרי למצוא.
הערה בנושא. בגיליון הנתונים עבור מכלול LED SMD-5050 (שלושה נורות LED עצמאיות בדיור אחד), ההכללה המוצגת באיור 5 אינה מומלצת. כמו, בגלל פיזור הפרמטרים של נוריות LED בודדות, ההבדל בזוהר שלהם עשוי להיות מורגש. וזה נראה, במקרה אחד!
לדים, כמובן, אין רווח, אך יש פרמטר כה חשוב כמו ירידת מתח ישירה. וגם אם נורות הלד נלקחות ממטען טכנולוגי אחד, מחבילה אחת, אז פשוט לא יהיו בו שתי זהות. לכן הזרם עבור כל נוריות ה- LED יהיה שונה. הנורית הזו, בה הזרם יהיה הכי הרבה, ובמוקדם או במאוחר תעלה על הסמליים, תידלק לפני כולם.
בקשר לאירוע מצער זה, כל הזרם האפשרי יעבור על שתי נוריות ה- LED ששרדו, באופן טבעי יעבור מהנורמלי. אחרי הכל, הנגד חושב "לשלושה", לשלושה נוריות לד. זרם מוגבר יגרום לחימום מוגבר של גבישי LED, וכזה שהוא "חלש יותר" שורף גם הוא. לנורית האחרונה אין ברירה אלא ללכת לפי הדוגמא של חבריה. תגובת שרשרת כזו מתקבלת.
במקרה זה, המילה "צריבה" פירושה פשוט שבירת המעגל. אבל זה יכול לקרות שבאחת הנוריות תיווצר קצר קצר אלמנטרי, שיעבר את שני הנורות הנותרות. מטבע הדברים, הם בוודאי ייצאו, למרות שהם ישרדו. עם תקלה כזו, הנגד ייתחמם בעוצמה ובסופו של דבר הוא עלול לשרוף.
כדי למנוע מצב זה, יש לשנות מעט את המעגל: עבור כל נורית לד, התקן נגיעה משלה שמוצגת באיור 6.
איור 6. וכך, נוריות ה- LED יימשכו זמן רב מאוד.
כאן, הכל כנדרש, הכל על פי כללי תכנון המעגלים: הזרם של כל נורית לד יוגבל על ידי הנגד שלו. במעגל כזה הזרמים דרך נוריות הלד אינם תלויים זה בזה.
אך הכללה זו אינה מעוררת התלהבות רבה, מכיוון שמספר הנגדים שווה למספר הנורות. אבל הייתי רוצה שיהיו יותר נוריות LED ופחות נגדים. איך להיות?
הדרך לצאת ממצב זה היא די פשוטה. יש להחליף כל נורית LED בשרשרת של נוריות LED המחוברות בסדרה, כמוצג באיור 7.
איור 7. הכללה מקבילה של זר.
עלות שיפור כזה תהיה עלייה במתח האספקה. אם די בספק וולט אחד בלבד לד לד אחד, לא ניתן להצית אפילו שני נורות לד המחוברות בסדרה ממתח כזה. אז איזה מתח דרוש כדי להפעיל זר נוריות? או בדרך אחרת, כמה נוריות LED ניתן לחבר למקור מתח עם מתח, למשל 12V?
הערה. להלן, יש להבין את המונח "זר" לא רק כקישוט עץ חג המולד, אלא גם כל התקן לד תאורה בו נוריות הלד מחוברות בסדרה או במקביל. העיקר שיש יותר מדד אחד. זר, זו גם זר באפריקה!
כדי לקבל תשובה לשאלה זו, די פשוט לחלק את מתח האספקה בנפילת המתח הנורית. ברוב המקרים, בעת חישוב מתח זה נלקח 2 וולט. ואז מתברר 12/2 = 6.אך אל תשכח שחלק מהמתח חייב להישאר עבור הנגד המרווה, לפחות וולט 2.
מסתבר שרק 10V נשארים על נורות הלד, ומספר הנורות לד הופך ל 10/2 = 5. במצב דברים זה, על מנת להשיג זרם של 20 mA, הנגד המגביל צריך להיות בעל דירוג של 2V / 20mA = 100Ohm. כוח הנגד יהיה P = U * I = 2V * 20mA = 40mW.
חישוב כזה נכון למדי אם מתח הקדימה של נורות הלד בגרלנד, כאמור, הוא 2 וולט. הערך הזה נלקח לעתים קרובות בחישובים, כממוצע. אך למעשה מתח זה תלוי בסוג הנורות LED, בצבע הזוהר. לכן, בעת חישוב החינניות, עליך להתמקד בסוג הנוריות. ירידות מתח לסוגים שונים של נוריות נוריות מוצגות בטבלה המוצגת באיור 8.
איור 8. ירידת מתח על נוריות LED בצבעים שונים.
לפיכך, עם מתח אספקת חשמל 12 וולט, פחות ירידת המתח על פני הנגד המגביל זרם, ניתן לחבר סה"כ 10 / 3.7 = 2.7027 נוריות LED לבנות. אך אינך יכול לנתק חלק מהנורית, כך שניתן לחבר רק שני נורות לד. תוצאה זו מתקבלת אם ניקח מהטבלה את הערך המרבי של ירידת המתח.
אם אנו מחליפים 3V בחישוב, ברור כי ניתן לחבר שלושה נוריות LED. במקרה זה, בכל פעם שאתה צריך לספור בקפידה את ההתנגדות של הנגד המגביל. אם יתברר כי נוריות לדים אמיתיות צריכות מתח של 3.7 וולט, או אולי גבוה יותר, ייתכן שלשל נוריות ה LED לא נדלקות. אז עדיף לעצור בשתיים.
זה לא משנה מהי בסיס הצבע של נוריות ה- LED, בדיוק כשאתם מחשבים תצטרכו לקחת בחשבון ירידות מתח שונות בהתאם לצבע הזוהר של ה- LED. העיקר שהם מיועדים לזרם אחד. אי אפשר להרכיב זר נוריות של נוריות, שחלקן זרם של 20 מגה-אמפר וחלק אחר של 10 מילי-אמפר.
ברור כי בזרם של 20 mA נוריות נוריות עם זרם מדורג של 10 mA פשוט יישרפו. אם אתה מגביל את הזרם ל -10 mA, 20 מיליפרפר לא ידלקו בהיר, כמו במתג עם נורית LED: אתה יכול לראות בלילה, לא בשעות אחר הצהריים.
כדי להקל על עצמם את עצמם, חובבי הרדיו מפתחים תוכניות מחשבון שונות המאפשרות כל מיני חישובים שגרתיים. לדוגמה, תוכניות לחישוב השראות, פילטרים מסוגים שונים, מייצבי זרם. יש תוכנית כזו לחישוב זרי LED. צילום מסך של תוכנית כזו מוצג באיור 9.
איור 9. תמונת מסך של התוכנית "Calculation_resistance_resistor_Ledz_".
התוכנית עובדת ללא התקנה במערכת, אתה רק צריך להוריד ולהשתמש בה. הכל כל כך פשוט וברור שלא נדרש הסבר למסך המסך כלל. באופן טבעי, כל נוריות ה- LED חייבות להיות באותו צבע ועם אותו זרם.
ראה גם מתוך פרסום שפורסם בעבר באתר: כיצד לחבר את הלד לרשת התאורה
נגדי גבול הם כמובן טובים. אך רק כאשר ידוע כי זר זה יופעל על ידי מקור מיוצב DC 12V והזרם דרך נוריות ה- LED לא יעלה על הערך המחושב. אבל מה אם פשוט אין מקור עם מתח של 12 וולט?
מצב כזה עשוי להתעורר, למשל, במשאית עם מתח של 24 וולט ברשת. כדי לצאת ממצב משבר זה, מייצב זרם יעזור, למשל, "SSC0018 - מייצב זרם מתכוונן 20..600mA". המראה שלו מוצג באיור 10. מכשיר כזה ניתן לקנות בחנויות מקוונות. מחיר הגיליון הוא 140 ... 300 רובל: הכל תלוי בדמיונו וביהירותו של המוכר.
איור 10. רגולטור זרם מתכוונן SSC0018
מפרטי המייצב מוצגים באיור 11.
איור 11. מאפיינים טכניים של המייצב הנוכחי SSC0018
בתחילה, מייצב הזרם SSC0018 פותח לשימוש בגופי תאורה מסוג LED, אך ניתן להשתמש בו גם לצורך טעינת סוללות קטנות. השימוש ב- SSC0018 הוא די פשוט.
התנגדות העומס בפלט של מייצב הנוכחי יכולה להיות אפס, אתה יכול פשוט לקצר את מסופי הפלט. אחרי הכל, מייצבים ומקורות זרם אינם חוששים ממעגלים קצרים. במקרה זה, זרם הפלט ידורג. ובכן, אם תגדיר 20mA, כל כך הרבה יהיה.
מהאמור לעיל, ניתן להסיק כי ניתן לחבר ישירות למיליארד מטר של זרם ישיר לפלט של מייצב הזרם. יש להתחיל בחיבור כזה מגבול המדידה הגדול ביותר, מכיוון שאיש אינו יודע איזה זרם מוסדר שם. בשלב הבא פשוט סובבו את נגן הכוונון כדי לקבוע את הזרם הנדרש. במקרה זה, כמובן, אל תשכח לחבר את המייצב הנוכחי SSC0018 לאספקת החשמל. איור 12 מציג את תרשים החיווט SSC0018 להפעלת נוריות LED המחוברות במקביל.
איור 12. חיבור להפעלת נוריות LED המחוברות במקביל
הכל כאן ברור מהתרשים. בארבע נוריות LED עם זרם צריכה של 20 מגה-אמפר, יש להגדיר כל פלט של המייצב לזרם של 80 מגה-אמפר. במקרה זה, בכניסה של המייצב SSC0018, נדרש מעט יותר מתח מנפילת המתח על נורית LED אחת, כאמור לעיל. כמובן שמתח גדול יותר מתאים, אך הדבר יביא רק לחימום נוסף של שבב המייצב.
הערה. אם, כדי להגביל את הזרם בנגד, המתח של מקור הכוח צריך לעבור מעט את המתח הכולל בנורות הלד, רק שני וולט, אז לפעולה הרגילה של מייצב הזרם SSC0018 עודף זה צריך להיות מעט גבוה יותר. לא פחות מ -3 ... 4V, אחרת אלמנט הוויסות של המייצב פשוט לא ייפתח.
איור 13 מציג את החיבור של מייצב SSC0018 בעת שימוש בגרלנד של מספר נוריות LED המחוברות בסדרה.
איור 13. איור מחרוזת טורי דרך מייצב SSC0018
הנתון לקוח מהתיעוד הטכני, אז בואו ננסה לחשב את מספר נורות הלד בזר ואת המתח הקבוע הנדרש מאספקת החשמל.
הזרם המצוין בתרשים, 350mA, מאפשר לנו להסיק שהגרל מורכב מנורות LED לבנות עוצמתיות, מכיוון שכאמור המטרה העיקרית של מייצב SSC0018 היא מקורות תאורה. צניחת המתח על נורית הלבן היא בטווח של 3 ... 3.7V. לצורך החישוב, עליך לקחת את הערך המרבי של 3.7V.
מתח הכניסה המרבי של המייצב SSC0018 הוא 50 וולט. חיסור מערך זה של 5 וולט, הדרוש למייצב עצמו, נשאר 45 וולט. ניתן "להאיר" מתח זה 45 / 3.7 = 12.1621621 ... נוריות LED. ברור שצריך לעגל את זה ל -12.
מספר הנוריות עשויות להיות פחותות. אז יהיה צורך להפחית את מתח הכניסה (בעוד שזרם היציאה לא ישתנה, הוא יישאר 350mA כפי שהוא הותאם), מדוע עלי לספק 50 וולט ל -3 נוריות LED, אפילו חזקות? לעג כזה יכול להסתיים בכישלון, מכיוון שנוריות LED חזקות אינן זולות בשום דרך. איזה מתח נדרש כדי לחבר שלוש נוריות LED חזקות, אלו שרוצים, אך תמיד ניתן למצוא אותם, יכולים לחשב בעצמם.
מכשיר SSC0018 מייצב זרם מתכוונן הוא די טוב. אבל כל השאלה היא האם זה תמיד נחוץ? ומחיר המכשיר מעט מבלבל. מה יכולה להיות הדרך לצאת ממצב זה? הכל פשוט מאוד. מייצב זרם מצוין מתקבל ממייצבי מתח משולבים, למשל, סדרת 78XX או LM317.
כדי ליצור מייצב זרם כזה המבוסס על מייצב מתח, נדרשים רק 2 חלקים. למעשה המייצב עצמו ונגד יחיד אחד שההתנגדות והעוצמה שלו יסייעו בחישוב תוכנית StabDesign, שצילום המסך שלה מוצג באיור 14.
ציור 14. חישוב המייצב הנוכחי באמצעות התוכנית StabDesign.
התוכנית אינה דורשת הסברים מיוחדים. בתפריט הנפתח סוג, סוג המייצב נבחר, בשורה I מוגדר הזרם הנדרש ולחץ על לחצן חישוב. התוצאה היא ההתנגדות של הנגד R1 וכוחו. באיור, החישוב בוצע לזרם של 20 mA.זה המקרה כאשר נוריות ה- LED מחוברות בסדרה. עבור חיבור מקביל, הזרם מחושב באותו אופן כפי שמוצג באיור 12.
גרלנד LED מחובר במקום הנגד RN, המסמל את העומס של המייצב הנוכחי. אפשר אפילו לחבר רק נורית לד אחת. במקרה זה, הקתודה מחוברת לחוט משותף, והאנודה לנגד R1.
מתח הכניסה של מייצב הזרם הנחשב הוא בטווח של 15 ... 39V, שכן משתמשים במייצב 7812 עם מתח ייצוב של 12V.
נראה שזה סוף הסיפור על נוריות LED. אבל יש גם פסי LED, עליהם יידונו במאמר הבא.
המשך המאמר: יישום רצועת LED
בוריס אלאדישקין
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: