Напруга світлодіодів стандарт. Розрахунок резистора для світлодіода, калькулятор

Часи, коли світлодіоди використовували тільки як індикатори включення приладів, давно минули. Сучасні світлодіодні прилади можуть повністю взаємозамінити лампи розжарювання в побутових, промислових та побутових приладах. Цьому сприяють різні властивості світлодіодів, знаючи які можна правильно підібрати LED-аналог. Використання світлодіодів, враховуючи їх основні параметри, відкриває велику кількість можливостей у сфері освітлення.

Світлодіод (позначається ЦД, СІД, LED в англ.) є приладом, в основі якого лежить штучний напівпровідниковий кристалик. При пропущенні через нього електроструму створюється явище випромінювання фотонів, що призводить до свічення. Дане світіння має дуже тонкий спектр діапазону, і колір його залежить від матеріалу напівпровідника.

Світлодіоди з червоним та жовтим світінням виробляють з неорганічних напівпровідникових матеріалів на базі арсеніду галію, зелені та сині виготовляють на основі індія-галію-нітриду. Щоб збільшити яскравість світлового потоку використовують різні присадки або застосовують багатошаровий метод, коли шар чистого нітриду алюмінію розміщують між напівпровідниками. В результаті утворення в одному кристалі декількох електронно-діркових (p-n) переходів, яскравість його світіння зростає.

Розрізняють два типи світлодіодів: для індикації та освітлення. Перші використовують для індикації включення до мережі різних приладів, а також як джерела декоративного підсвічування. Вони являють собою кольорові діоди, поміщені в корпус, що просвічується, кожен з них має чотири висновки. Прилади, що випромінюють інфрачервоне світло, використовують у пристроях для дистанційного керування приладами (пульт дистанційного керування).

В області освітлення використовують світлодіоди, що випромінюють біле світло. За кольором розрізняють світлодіоди з холодним білим, нейтральним білим та теплим білим свіченням. Існує класифікація застосовуваних освітлення світлодіодів за способом монтажу. Маркування світлодіода SMD означає, що пристрій складається з алюмінієвої або мідної підкладки, на якій розміщений кристалик діода. Сама підкладка знаходиться в корпусі, контакти якого з'єднані з контактами світлодіода.

Інший тип світлодіодів позначається OCB. У такому приладі на одній платі розміщується безліч кристалів, покритих люмінофором. Завдяки такій конструкції досягається велика яскравість свічення. Таку технологію використовують при виробництві з великим світловим потоком відносно малої площі. У свою чергу, це робить виробництво світлодіодних ламп найбільш доступним і недорогим.

Зверніть увагу! Порівнюючи лампи на SMD і COB світлодіодах можна відзначити, що перші піддаються ремонту шляхом заміни світлодіода, що вийшов з ладу. Якщо лампа не працює на COB світлодіодах, доведеться змінювати всю плату з діодами.

Характеристики світлодіодів

Вибираючи для освітлення відповідну світлодіодну лампу, слід враховувати параметри світлодіодів. До них відносять напругу живлення, потужність, робочий струм, ефективність (світловіддача), температуру світіння (колір), кут випромінювання, розміри, термін деградації. Знаючи основні параметри, можна буде легко вибрати прилади для отримання того чи іншого результату освітленості.

Розмір струму споживання світлодіода

Як правило, для звичайних світлодіодів передбачено силу струму величиною 0,02А. Однак, бувають світлодіоди, розраховані на 0,08А. До таких світлодіодів відносять потужніші прилади, у пристрої яких задіяні чотири кристали. Вони розміщуються в одному корпусі. Оскільки кожен із кристалів споживає по 0,02А, у сумі один прилад споживатиме 0,08А.

Стабільність роботи світлодіодних пристроїв залежить від величини струму. Навіть незначне збільшення сили струму сприяє зниженню інтенсивності випромінювання (старіння) кристала та збільшенню колірної температури. Це зрештою призводить до того, що світлодіоди починають відливати синім кольором і передчасно виходять з ладу. А якщо показник сили струму збільшується суттєво, світлодіод одразу перегорає.

Щоб обмежити споживаний струм, у конструкціях LED-ламп та світильників передбачені стабілізатори струму для світлодіодів (драйвери). Вони перетворюють струм, доводячи його до необхідної світлодіодів величини. Якщо потрібно підключити окремий світлодіод до мережі, потрібно використовувати струмообмежувальні резистори. Розрахунок опору резистора для світлодіода виконують з урахуванням конкретних характеристик.

Корисна порада! Щоб правильно підібрати резистор, можна скористатися калькулятором розрахунку резистора для світлодіода, розміщеним в Інтернеті.

Напруга світлодіодів

Як дізнатися напругу світлодіодів? Справа в тому, що параметра напруги живлення у світлодіодів немає. Натомість використовується характеристика падіння напруги на світлодіоді, що означає величину напруги на виході світлодіода при проходженні через нього номінального струму. Значення напруги, вказане на упаковці, відображає якраз падіння напруги. Знаючи цю величину, можна визначити напругу, що залишилася на кристалі. Саме це значення береться до уваги під час розрахунків.

Враховуючи застосування різних напівпровідників для світлодіодів, напруга кожного з них може бути різною. Як дізнатись, на скільки Вольт світлодіод? Визначити можна за кольором світіння приладів. Наприклад, для синіх, зелених та білих кристалів напруга становить близько 3В, для жовтих та червоних – від 1,8 до 2,4В.

При використанні паралельного підключення світлодіодів ідентичного номіналу з величиною напруги в 2В можна зіткнутися з наступним: в результаті розкидання параметрів одні випромінюючі діоди вийдуть з ладу (згорять), інші будуть дуже слабко світитися. Це станеться з огляду на те, що зі збільшенням напруги навіть у 0,1В спостерігається збільшення сили струму, що проходить через світлодіод, в 1,5 разу. Тому так важливо стежити, щоб струм відповідав номіналу світлодіода.

Світловіддача, кут свічення та потужність світлодіодів

Порівняння світлового потоку діодів з іншими джерелами світла проводять, враховуючи силу випромінювання, що видається ними. Прилади розміром близько 5 мм діаметром дають від 1 до 5 лм світла. У той час як світловий потік лампи розжарювання 100Вт становить 1000 лм. Але при порівнянні необхідно враховувати, що у звичайної лампи світло розсіяне, а у світлодіода - спрямований. Тому необхідно брати до уваги кут розсіювання світлодіодів.

Кут розсіювання різних світлодіодів може становити від 20 до 120 градусів. При освітленні світлодіоди дають яскравіше світло по центру і знижують освітленість до країв кута розсіювання. Таким чином, світлодіоди краще висвітлюють конкретний простір, використовуючи при цьому менше потужності. Однак якщо потрібно збільшити площу освітленості, у конструкції світильника використовують лінзи, що розсіюють.

Як визначити потужність світлодіодів? Щоб визначити потужність світлодіодної лампи, яка потрібна для заміни лампи розжарювання, необхідно застосовувати коефіцієнт, що дорівнює 8. Так, замінити звичайну лампу потужністю 100Вт можна світлодіодним приладом потужністю не менше 12,5Вт (100Вт/8). Для зручності можна скористатися даними таблиці відповідності потужності ламп розжарювання та LED-джерел світла:

Потужність лампи розжарювання, Вт	Відповідна потужність світлодіодного світильника, Вт
100	12-12,5
75	10
60	7,5-8
40	5
25	3

При використанні світлодіодів для освітлення дуже важливим є показник ефективності, який визначається ставленням світлового потоку (лм) до потужності (Вт). Порівнюючи ці параметри у різних джерел світла, отримуємо, що ефективність лампи розжарювання становить 10-12 лм/Вт, люмінесцентної – 35-40 лм/Вт, світлодіодної – 130-140 лм/Вт.

Колірна температура LED-джерел

Одним з важливих параметрівсвітлодіодних джерел є температура свічення. Одиниці виміру цієї величини – градуси Кельвіна (К). Слід зазначити, що всі джерела світла за температурою світіння поділяють на три класи, серед яких теплий білий має колірну температуру менше 3300 К, денний білий – від 3300 до 5300 К та холодний білий понад 5300 К.

Зверніть увагу! Комфортне сприйняття людським оком світлодіодного випромінювання безпосередньо залежить від колірної температури LED-джерела.

Колірна температура зазвичай вказується на маркуванні світлодіодних ламп. Вона позначається чотиризначним числом і літерою К. Вибір LED-ламп з певною колірною температурою залежить від особливостей застосування її для освітлення. Наведена нижче таблиця відображає варіанти використання світлодіодних джерел з різною температурою свічення:

Колір світіння світлодіодів		Колірна температура, К	Варіанти використання у освітленні
Білий	Теплий	2700-3500	Освітлення побутових та офісних приміщень як найбільш відповідний аналог лампи розжарювання
	Нейтральний (денний)	3500-5300	Відмінна передача кольорів таких ламп дозволяє застосовувати їх для освітлення робочих місць на виробництві.
	Холодний	понад 5300	Використовується в основному для освітлення вулиць, а також застосовується у пристрої ручних ліхтарів
червоний		1800	Як джерело декоративного та фіто-підсвічування
Зелений		-
Жовтий		3300	Світлове оформлення інтер'єрів
Синій		7500	Підсвічування поверхонь в інтер'єрі, фіто-підсвічування

Хвильова природа кольору дозволяє виразити колірну температуру світлодіодів, використовуючи довжину хвилі. Маркування деяких світлодіодних приладів відображає колірну температуру у вигляді інтервалу різних довжин хвиль. Довжина хвилі має позначення і вимірюється в нанометрах (нм).

Типорозміри SMD світлодіодів та їх характеристики

Зважаючи на розмір SMD світлодіодів, прилади класифікуються у групи з різними характеристиками. Найбільш популярні світлодіоди з типорозмірами 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 та 5630. Характеристики SMD світлодіодів в залежності від розмірів різняться. Так, різні типи SMD світлодіодів відрізняються за яскравістю, колірною температурою, потужністю. У маркуванні світлодіодів перші дві цифри показують довжину та ширину приладу.

Основні параметри світлодіодів SMD 2835

До основних характеристик SMD світлодіодів 2835 відносять збільшену площу випромінювання. У порівнянні з приладом SMD 3528, який має круглу робочу поверхню, площа випромінювання SMD 2835 має прямокутну форму, що сприяє більшій світловіддачі при меншій висоті елемента (близько 0,8 мм). Світловий потік такого пристрою становить 50 лм.

Корпус світлодіодів SMD 2835 виконаний із термостійкого полімеру та може витримувати температуру до 240°С. Слід зазначити, що деградація випромінювання цих елементах становить менше 5% протягом 3000 годин функціонування. Крім того, прилад має досить низький тепловий опір переходу кристал-підкладка (4 С/Вт). Робочий струм максимальному значенні – 0,18А, температура кристала – 130°С.

За кольором свічення виділяють теплий білий з температурою свічення 4000 К, денний білий – 4800 К, чистий білий – від 5000 до 5800 К і холодний білий з колірною температурою 6500-7500 К. Варто відзначити, що максимальна величина світлового потоку світінням, мінімальна – у світлодіодів теплого білого кольору. У конструкції приладу збільшено контактні майданчики, що сприяє кращому відводу тепла.

Корисна порада! Світлодіоди SMD 2835 можуть бути використані для будь-якого типу монтажу.

Характеристики світлодіодів SMD 5050

У конструкції корпусу SMD 5050 розміщено три однотипні світлодіоди. LED джерела синього, червоного та зеленого кольору мають технічні характеристики, аналогічні кристалам SMD 3528. Значення робочого струму кожного із трьох світлодіодів становить 0,02А, отже сумарна величина струму всього приладу 0,06А. Для того щоб світлодіоди не вийшли з ладу, рекомендується не перевищувати цю величину.

LED прилади SMD 5050 мають пряму напругу величиною 3-3,3В та світловіддачу (мережевий потік) 18-21 лм. Потужність одного світлодіода складається із трьох величин потужності кожного кристала (0,7Вт) і становить 0,21Вт. Колір світіння, що випускається приладами, може бути білим у всіх відтінках, зеленим, синім, жовтим та багатобарвним.

Близьке розташування світлодіодів різних кольорів в одному корпусі SMD 5050 дозволило реалізувати кольорові світлодіоди з окремим керуванням кожним кольором. Для регулювання світильників із використанням світлодіодів SMD 5050 використовують контролери, завдяки чому колір світіння можна плавно змінювати від одного до іншого через задану кількість часу. Зазвичай такі прилади мають кілька режимів керування та можуть регулювати яскравість світлодіодів.

Типові характеристики світлодіода SMD 5730

Світлодіоди SMD 5730 – сучасні представники LED-приладів, корпус яких має геометричні розміри 5,7 х3 мм. Вони відносяться до надяскравих світлодіодів, характеристики яких стабільні та якісно відрізняються від параметрів попередників. Виготовлені із застосуванням нових матеріалів, ці світлодіоди відрізняються. підвищеною потужністюта високоефективним світловим потоком. Крім того, вони можуть працювати в умовах підвищеної вологості, стійкі до перепадів температур та вібрації, мають довгий термінслужби.

Існує два різновиди приладів: SMD 5730-0,5 з потужністю 0,5Вт та SMD 5730-1 з потужністю 1Вт. Відмінною особливістю приладів є можливість їхнього функціонування на імпульсному струмі. Величина номінального струму SMD 5730-0,5 становить 0,15А, при імпульсній роботі пристрій може витримувати силу струму до 0,18А. Цей тип світлодіодів забезпечує світловий потік до 45 лм.

Світлодіоди SMD 5730-1 працюють на постійному струмі 0,35А, при імпульсному режимі – до 0,8А. Ефективність світловіддачі такого приладу може становити до 110 лм. Завдяки термостійкому полімеру корпус приладу витримує температуру до 250°С. Кут розсіювання обох типів SMD 5730 дорівнює 120 градусів. Ступінь деградації світлового потоку становить менше 1% під час роботи протягом 3000 годин.

Характеристики світлодіодів Cree

Компанія Cree (США) займається розробкою та випуском надяскравих та найпотужніших світлодіодів. Одна з груп світлодіодів Cree представлена ​​серією приладів Xlamp, які поділяються на однокристальні та багатокристальні. Однією з особливостей однокристальних джерел є розподіл випромінювання з обох боків приладу. Ця інновація дозволила випускати світильники з великим кутом свічення, використовуючи мінімальну кількість кристалів.

У серії LED-джерел XQ-E High Intensity кут світіння становить від 100 до 145 градусів. Маючи невеликі геометричні розміри 1,6х1,6 мм, потужність надяскравих світлодіодів – 3 Вольти, а світловий потік – 330 лм. Це одна з нових розробок компанії Cree. Всі світлодіоди, конструкція яких розроблена на базі одного кристала, мають якісну передачу кольору в межах CRE 70-90.

Стаття на тему:

Як зробити або полагодити LED-гірлянду самостійно. Ціни та основні характеристики найпопулярніших моделей.

Компанія Cree випустила кілька варіантів багатокристальних LED-приладів із новітніми типами живлення від 6 до 72 Вольт. Багатокристальні світлодіоди поділяються на три групи, до яких входять прилади з високою напругою, потужністю до 4Вт та вище 4Вт. У джерелах до 4Вт зібрано 6 кристалів у корпусі типу MX та ML. Кут розсіювання складає 120 градусів. Купити світлодіоди Cree такого типу можна з білим теплим та холодним кольором світіння.

Корисна порада! Незважаючи на високу надійність та якість світла, купити потужні світлодіоди серії MX та ML можна за відносно невеликою ціною.

До групи понад 4Вт входять світлодіоди з кількох кристалів. Найгабаритнішими в групі є прилади потужністю 25Вт, представлені серією MT-G. Новинка компанії – світлодіоди моделі XHP. Один із великих LED-приладів має корпус 7х7 мм, його потужність 12Вт, світловіддача 1710 лм. Світлодіоди з високою напругою живлення поєднують у собі невеликі габарити та високу світловіддачу.

Схеми підключення світлодіодів

Існують певні правила підключення світлодіодів. Враховуючи, що струм, що проходить через прилад, рухається тільки в одному напрямку, для тривалого і стабільного функціонування LED-приладів важливо враховувати не тільки певну напругу, але і оптимальну величину струму.

Схема підключення світлодіода до мережі 220В

Залежно від джерела живлення, що використовується, розрізняють два види схем підключення світлодіодів до 220В. В одному з випадків використовується з обмеженим струмом, у другому – спеціальна напруга, що стабілізує. Перший варіант враховує використання спеціального джерела із певною силою струму. Резистор у цій схемі не потрібно, а кількість світлодіодів, що підключаються, обмежується потужністю драйвера.

Для позначення світлодіодів на схемі використовують піктограми двох видів. Над кожним їх схематичним зображенням знаходяться дві невеликі паралельні стрілочки, спрямовані вгору. Вони символізують яскраве світло LED-приладу. Перед тим як підключити світлодіод до 220В, використовуючи блок живлення, необхідно в схему включити резистор. Якщо цю умову не виконати, це призведе до того, що робочий ресурс світлодіода суттєво скоротиться або він просто вийде з ладу.

Якщо при підключенні використовувати блок живлення, стабільним у схемі буде лише напруга. Враховуючи незначний внутрішній опір LED-приладу, увімкнення його без обмежувача струму призведе до згоряння приладу. Саме тому схему включення світлодіода вводять відповідний резистор. Слід зазначити, що резистори бувають з різним номіналом, тому слід правильно розраховувати.

Корисна порада! Негативним моментом схем включення світлодіода в мережу 220 Вольт із використанням резистора стає розсіювання великої потужності, коли потрібно підключити навантаження з підвищеним споживанням струму. У цьому випадку резистор замінюють конденсатором, що гасить.

Як розрахувати опір для світлодіоду

При розрахунку опору для світлодіода керуються формулою:

U = IхR,

де U – напруга, I – сила струму, R – опір (закон Ома). Припустимо, необхідно підключити світлодіод із такими параметрами: 3В – напруга та 0,02А – сила струму. Щоб при підключенні світлодіода до 5 Вольтів на блоці живлення він не вийшов з ладу, треба забрати зайві 2В (5-3 = 2В). Для цього необхідно включити до схеми резистор із певним опором, який розраховується за допомогою закону Ома:

R = U/I.

Отже, ставлення 2В до 0,02А становитиме 100 Ом, тобто. саме такий необхідний резистор.

Дуже часто буває, що, враховуючи параметри світлодіодів, опір резистора має нестандартне для приладу значення. Такі обмежувачі струму не можна знайти в точках продажу, наприклад, 128 або 112,8 Ом. Тоді слід використовувати резистори, опір яких має найближче значення порівняно з розрахунковим. При цьому світлодіоди функціонуватимуть не на повну силу, а лише на 90-97%, але це буде непомітно для ока і позитивно вплине на ресурс приладу.

В інтернеті представлено багато варіантів калькуляторів розрахунків світлодіодів. Вони враховують основні параметри: падіння напруги, номінальний струм, напруга на виході, кількість приладів у ланцюзі. Задавши в полі форми параметри LED-приладів та джерел струму, можна дізнатися про відповідні характеристики резисторів. Для визначення опору маркованих кольором струмообмежувачів також є онлайн розрахунки резисторів для світлодіодів.

Схеми паралельного та послідовного підключення світлодіодів

При складанні конструкцій з кількох LED-приладів використовують схеми включення світлодіодів у мережу 220 Вольт із послідовним або паралельним з'єднанням. При цьому для коректного підключення слід враховувати, що при послідовному включенні світлодіодів потрібна напруга є сумою падінь напруг кожного приладу. У той час, як при паралельному включенні світлодіодів складається сила струму.

Якщо в схемах використовуються LED-прилади з різними параметрами, для стабільної роботи необхідно розрахувати резистор для кожного світлодіода окремо. Слід зазначити, що двох абсолютно однакових світлодіодів немає. Навіть прилади однієї моделі мають незначні відмінності у параметрах. Це призводить до того, що при підключенні великої кількості в послідовну або паралельну схему з одним резистором, вони можуть швидко деградувати і вийти з ладу.

Зверніть увагу! При використанні одного резистора у паралельній чи послідовній схемі можна підключати лише LED-прилади з ідентичними характеристиками.

Розбіжність у параметрах при паралельному підключенні кількох світлодіодів, допустимо 4-5 шт., не вплине працювати приладів. А якщо до такої схеми підключити багато світлодіодів – це буде поганим рішенням. Навіть якщо LED-джерела мають незначний розкид характеристик, це призведе до того, що деякі прилади випромінюватимуть яскраве світло і швидко згорять, а інші будуть слабо світитися. Тому при паралельному підключенні завжди слід використовувати окремий резистор для кожного приладу.

Що стосується послідовного з'єднання, то тут має місце економне споживання, так як весь ланцюг витрачає кількість струму, що дорівнює споживання одного світлодіода. При паралельній схемі споживання становить суму витрачання всіх включених у схему LED-джерел, включених у схему.

Як підключити світлодіоди до 12 Вольтів

У конструкції деяких приладів резистори передбачені ще на етапі виготовлення, що дає можливість підключення світлодіодів до 12 Вольт або 5 Вольт. Однак такі прилади не завжди можна знайти у продажу. Тому у схемі підключення світлодіодів до 12 вольт передбачають обмежувач струму. Насамперед необхідно з'ясувати характеристики світлодіодів, що підключаються.

Такий параметр, як пряме падіння напруги типових LED-приладів становить близько 2В. Номінальний струм цих світлодіодів відповідає 0,02А. Якщо потрібно підключити такий світлодіод до 12В, то зайві 10В (12±2) необхідно погасити обмежувальним резистором. За допомогою закону Ома можна розрахувати йому опір. Отримаємо, що 10/0,02 = 500 (Ом). Таким чином, необхідний резистор з номіналом 510 Ом, який є найближчим рядом електронних компонентів Е24.

Щоб така схема працювала стабільно, потрібно обчислити потужність обмежувача. Використовуючи формулу, виходячи з якої потужність дорівнює добутку напруги та струму, розраховуємо її значення. Напруга величиною 10В множимо на струм 0,02А і отримуємо 0,2Вт. Таким чином, потрібний резистор, стандартний номінал потужності якого становить 0,25Вт.

Якщо в схему необхідно включити два LED-прилади, слід враховувати, що напруга, що падає на них, буде становити вже 4В. Відповідно для резистора залишиться погасити не 10В, а 8В. Отже, подальший розрахунок опору та потужності резистора робиться на підставі цього значення. Розташування резистора у схемі можна передбачити будь-де: з боку анода, катода, між світлодіодами.

Як перевірити світлодіод мультиметром

Один із способів перевірки робочого стану світлодіодів – тестування мультиметром. Таким приладом можна діагностувати світлодіоди будь-якого виконання. Перед тим, як перевірити світлодіод тестером, перемикач приладу встановлюють у режимі «продзвінки», а щупи прикладають до висновків. При замиканні червоного щупа на анод, а чорного на катод, кристал повинен випромінювати світло. Якщо змінити полярність, на дисплеї приладу має відображатись показ «1».

Корисна порада! Перед тим, як перевірити світлодіод на працездатність, рекомендується приглушити основне освітлення, тому що при тестуванні струм дуже низький і світлодіод буде випромінювати світло так слабо, що при нормальному освітленні цього можна не помітити.

Тестування LED-приладів можна провести, не використовуючи щупи. Для цього отвори, розташовані в нижньому куті приладу, анод вставляють в отвір з символом «Е», а катод – з покажчиком «С». Якщо світлодіод у робочому стані – він має засвітитись. Цей метод тестування підходить для світлодіодів із досить довгими контактами, очищеними від припою. Положення перемикача за такого способу перевірки не має значення.

Як перевірити світлодіоди мультиметром, не випоюючи? Для цього необхідно припаяти до щуп тестера шматочки від звичайної скріпки. Як ізоляція підійде текстолітова прокладка, яка укладається між проводами, після чого обробляється ізолентою. На виході виходить своєрідний перехідник для підключення щупів. Скріпки добре пружні і надійно фіксуються в роз'ємах. У такому вигляді можна підключити щупи до світлодіодів, не випаюючи їх зі схеми.

Що можна зробити зі світлодіодів своїми руками

Багато радіоаматорів практикують складання різних конструкцій зі світлодіодів своїми руками. Зібрані самостійно вироби не поступаються якістю, інколи ж і перевершують аналоги виробничого виготовлення. Це можуть бути кольоромузичні пристрої, миготливі конструкції світлодіодів, вогні, що біжать, на світлодіодах своїми руками і багато іншого.

Складання стабілізатора струму для світлодіодів своїми руками

Щоб ресурс світлодіода не виробився раніше за визначений термін, необхідно щоб струм, що протікає через нього, мав стабільне значення. Відомо, що світлодіоди червоного, жовтого та зеленого кольору можуть справлятися з підвищеним навантаженням по струму. У той час як синьо-зелені та білі LED-джерела навіть при невеликому навантаженні згоряють за 2 години. Таким чином, для нормальної роботи світлодіода необхідно вирішити питання щодо його живлення.

Якщо зібрати ланцюжок із послідовно або паралельно з'єднаних світлодіодів, то забезпечити їм ідентичне випромінювання можна в тому випадку, якщо струм, що проходить через них, матиме однакову силу. Крім того, імпульси зворотного струму можуть негативно вплинути на ресурс LED-джерел. Щоб цього не сталося, необхідно включити в схему стабілізатор струму для світлодіодів.

Якісні ознаки світлодіодних світильників залежать від драйвера, що застосовується – пристрою, яке перетворює напругу в стабілізований струм з конкретним значенням. Багато радіоаматорів збирають схему живлення світлодіодів від 220В своїми руками на базі мікросхеми LM317. Елементи для такої електронної схемимають невелику вартість та такий стабілізатор легко сконструювати.

При використанні стабілізатора струму LM317 для світлодіодів регулюють струм в межах 1А. Випрямляч з урахуванням LM317L стабілізує струм до 0,1А. У схемі пристрою використовують лише один резистор. Його розраховують через онлайн калькулятор опору для світлодіода. Для живлення підійдуть наявні підручні пристрої: блоки живлення від принтера, ноутбука чи іншого побутової електроніки. Складніші схеми збирати самостійно не вигідно, тому що їх простіше придбати в готовому вигляді.

ДХО зі світлодіодів своїми руками

Застосування на автомобілях денних ходових вогнів (ДХО) помітно підвищує видимість автомобіля у світлий час іншими учасниками дорожнього руху. Багато автолюбителів практикують самостійне складання ДХО з використанням світлодіодів. Один з варіантів - пристрій ДХО з 5-7 світлодіодів потужністю 1Вт та 3Вт на кожен блок. Якщо використовувати менш потужні LED-джерела, світловий потік не відповідатиме нормативам для таких вогнів.

Корисна порада! При виготовленні ДХО своїми руками, враховуйте вимоги ГОСТу: світловий потік 400-800 Кд, кут свічення у горизонтальній площині – 55 градусів, вертикальній – 25 градусів, площа – 40 см².

Для основи можна використовувати плату із алюмінієвого профілю з майданчиками для кріплення світлодіодів. Світлодіоди фіксуються на платі за допомогою теплопровідного клеючого складу. Відповідно до типу LED-джерел підбирається оптика. У цьому випадку підійдуть лінзи з кутом світіння 35 градусів. Лінзи встановлюються за кожен світлодіод окремо. Провід виводяться в будь-яку зручну сторону.

Далі виготовляється корпус для ДХО, який є одночасно і радіатором. Для цього можна використовувати П-подібний профіль. Готовий світлодіодний модуль розташовують усередині профілю, закріпивши його на гвинтах. Весь вільний простір можна залити прозорим герметиком на силіконовій основі, залишивши лише лінзи. Таке покриття буде служити як вологозахист.

Підключення ДХО до живлення здійснюється з обов'язковим використанням резистора, опір якого попередньо прораховується та перевіряється. Способи підключення можуть бути різними з огляду на модель автомобіля. Схеми підключення можна знайти в Інтернеті.

Як зробити, щоб світлодіоди блимали

Найбільш популярними миготливими світлодіодами, які можна купити в готовому вигляді, є прилади, регульовані рівнем потенціалу. Миготіння кристала відбувається за рахунок зміни живлення на висновках приладу. Так, двоколірний червоно-зелений LED-прилад випромінює світло в залежності від напрямку струму, що проходить по ньому. Ефект миготіння в RGB-світлодіоді досягається підключенням трьох висновків для окремого управління конкретної системи регулювання.

Але можна зробити миготливим і звичайний одноколірний світлодіод, маючи в арсеналі мінімум електронних компонентів. Перед тим як зробити світлодіод, що миготить, необхідно вибрати працюючу схему, яка буде простою і надійною. Можна використовувати схему миготливого світлодіода, яка буде запитана від джерела з напругою 12В.

Схема складається з транзистора невеликої потужності Q1 (підійде високочастотний кремнієвий КТЗ 315 або його аналоги), резистора R1 820-1000 Ом, 16-вольтового конденсатора С1 ємністю 470 мкФ і LED-джерела. При включенні схеми конденсатор заряджається до 9-10В після цього транзистор на мить відкривається і віддає накопичену енергію світлодіоду, який починає блимати. Цю схему можна реалізувати лише у разі живлення джерела 12В.

Можна зібрати більш вдосконалену схему, яка працює за аналогією з транзисторним мультивібратором. У схему входять транзистори КТЗ 102 (2 шт.), резистори R1 і R4 по 300 Ом кожен, щоб обмежити струм, резистори R2 і R3 по 27000 Ом, щоб задавати струм бази транзисторів, 16-вольтові полярні конденсатори. мкФ) і два LED-джерела. Ця схема живиться від джерела постійної напруги 5В.

Схема працює за принципом «пари Дарлінгтона»: конденсатори С1 і С2 поперемінно заряджаються і розряджаються, що спричиняє відкривання конкретного транзистора. Коли один транзистор віддає енергію С1, спалахує один світлодіод. Далі плавно заряджається С2, а струм бази VT1 ​​знижується, що призводить до закриття VT1 і відкриття VT2 і спалахує інший світлодіод.

Корисна порада! Якщо використовувати напругу живлення понад 5В, потрібно застосувати резистори з іншим номіналом, щоб унеможливити вихід з ладу світлодіодів.

Складання кольоромузики на світлодіодах своїми руками

Щоб реалізувати досить складні схеми музики на світлодіодах своїми руками, необхідно спочатку розібратися, як працює найпростіша схема музики. Вона складається з одного транзистора, резистора та LED-приладу. Таку схему можна запитати від джерела із номіналом від 6 до 12В. Функціонування схеми відбувається з допомогою каскадного посилення із загальним випромінювачем (эмиттером).

На базу VT1 надходить сигнал із змінною амплітудою та частотою. У разі коли коливання сигналу перевищують заданий поріг, транзистор відкривається і спалахує світлодіод. Мінусом цієї схеми є залежність миготіння від ступеня звукового сигналу. Таким чином ефект кольоромузики буде виявлятися лише за певної міри гучності звуку. Якщо звук збільшити. світлодіод весь час горітиме, а при зменшенні – трохи спалахуватиме.

Щоб досягти повноцінного ефекту, використовують схему музики на світлодіодах з розбивкою діапазону звуку на три частини. Схема із триканальним перетворювачем звуку живиться від джерела напругою 9В. Велику кількість схем музики можна знайти в інтернеті на різних форумах радіоаматорів. Це можуть бути схеми музики кольорів з використанням одноколірної стрічки, RGB-світлодіодної стрічки, а також схеми плавного включення і вимикання світлодіодів. Так само в мережі можна знайти схеми вогнів, що біжать, на світлодіодах.

Конструкція індикатора напруги на світлодіодах своїми руками

Схема індикатора напруги включає резистор R1 (змінний опір 10 кОм), резистори R1, R2 (1кОм), два транзистори VT1 ​​КТ315Б, VT2 КТ361Б, три світлодіоди – HL1, HL2 (червоні), HLЗ (зелений) X1, X2 – 6-вольтові джерела живлення. У цій схемі рекомендується використовувати LED-прилади з напругою 1,5В.

Алгоритм роботи саморобного світлодіодного індикатора напруги є таким: коли подається напруга, світиться центральна LED-джерело зеленого кольору. У разі падіння напруги включається світлодіод червоного кольору, розташований ліворуч. Збільшення напруги змушує світитися червоний світлодіод, розміщений праворуч. При середньому положенні резистора всі транзистори будуть у закритому положенні, і напруга надійде лише центральний зелений світлодіод.

Відкриття транзистора VT1 відбувається, коли повзунок резистора пересувають нагору, тим самим підвищуючи напругу. У цьому випадку надходження напруги на HL3 припиняється і воно подається на HL1. При переміщенні повзунка вниз (зниження напруги) відбувається закриття транзистора VT1 і відкриття VT2, що дасть живлення світлодіоду HL2. З незначною затримкою LED HL1 згасне, HL3 один раз майне і засвітиться HL2.

Таку схему можна зібрати, використовуючи радіодеталі від застарілої техніки. Деякі збирають її на текстолітовій платі, дотримуючись масштабу 1:1 з розмірами деталей, щоб усі елементи могли розміститися на платі.

Безмежний потенціал LED-освітлення дає можливість самостійно конструювати зі світлодіодів різні світлотехнічні прилади з відмінними характеристиками та досить низькою вартістю.

Останнім часом, в інтернеті на різних комп'ютерних форумах я помічаю людей, які хочуть застосувати світлодіоди для моддингу, проте не мають достатніх знань для цього. Замість корисних порадТакі люди часто вислуховують на тих же форумах міркування різних дилетантів, які не розуміються на темі, а навіть найпростіше питання породжує епічні суперечки з філософськими міркуваннями. Більшість інформації з таких тем не тільки не принесе жодної користі, а часто може й зашкодити. Для того щоб зняти всі найпопулярніші питання і помилки, які стосуються застосування світлодіодів у моддингуя вирішив написати цей невеликий опус.

Що таке світлодіоди

Останнім часом ведеться багато розмов про світлодіоди, постійно з'являються новини про все більш потужні світлодіоди, нові розробки та нові товари на основі світлодіодів (варто згадати хоча б нові жк-монітори зі світлодіодним підсвічуванням від компанії Apple). То що таке світлодіод? Світлодіод– це прилад на основі напівпровідника, який випромінює світло під час пропускання через нього електричного струму.. Існує велика кількість різних напівпровідникових матеріалів, з яких роблять світлодіоди, причому характеристики світлодіодів (колір свічення, яскравість свічення тощо) залежать від хімічного складу даних матеріалів.

Світлодіоди різних розмірів, кольорів та яскравості

Застосування світлодіодів у моддингу

Світлодіодице одні з перших речей, які почали застосовувати в моддінг, адже ще наприкінці 1999 – на початку 2000 року перші моддери змінювали у своїх корпусах стокові світлодіоди набридлих квітів на яскравіші світлодіоди цікавих та незвичайних кольорів. Крім того, деякі моддери самостійно виготовляли вентилятори зі світлодіодним підсвічуванням, світлодіодні лампи підсвічування для корпусу та інші моддинг-аксесуари. З появою оптичних мишок моддери почали замінювати в них стандартні світлодіоди, а також встановлювати додаткові. Однак не можна сказати що, з появою серійних вентиляторів з підсвічуванням, застосування світлодіодів у моддингу пішло в історію, швидше воно перейшло в розряд класики, як і раундинг проводів (який увійшов у метаболізм кожного моддера) і прорізання блоухолів. Справді, в сучасних корпусах вже із заводу стоять яскраві світлодіоди синього, білого та інших кольорів, але ж ми хочемо зробити речі унікальними та персоналізованими, адже для цього ми і займаємося моддингом, а враховуючи теперішнє поширення дешевих і потужних світлодіодів, не використовувати їх у моддингу - гріх =), тому їх використовують за повній програмі: ними підсвічують корпуси, клавіатури, вентилятори, гравіювання, люмінесцентні фарби тощо. Світлодіоди відмінно застосовні там, де потрібне локальне або компактне підсвічування, яскраве або навпаки тьмяне, ними відмінно підсвічувати систему водяного охолодження і т.п.

Вентилятор зі світлодіодним підсвічуванням

гнучка LED стрічка

Гнучка світлодіодна лампа

Світлодіоди, у разі застосування їх у моддингу, мають наступні переваги і недоліки.

Переваги

• Яскраві та насичені кольори
• Надійність (тривалий термін служби)
• Висока ефективність
• Практично не гріються
• Компактний розмір

Недоліки

• Легко перегорають при неправильному підключенні
• Далеко не plug-and-play, з погляду підключення

Різновиди світлодіодів

Світлодіодиподіляються на різні різновиди в залежності від розмірів, кількості кристалів в одному корпусі, яскравості, потужності, за кольором випромінювання, а також іншим параметрам.

Приклад світлодіодів найпопулярніших розмірів

Світлодіоди різної форми та кольору

Світіння світлодідів з дифузним (кольоровим) корпусом

Геометричні форми та розміри.Найпопулярнішими є світлодіоди в циліндричному корпусі стандартизованих розмірів: 3/5/10 мм у діаметрі, рідше 8 мм, хоча іноді трапляються і до 20 мм у діаметрі. Також існують SMD-світлодіоди, які відрізняються дуже компактним розміром- до 2х2 мм, призначені вони для припаювання прямо на плату і зазвичай використовуються для підсвічування екранів. Існують також світлодіоди, виконані в корпусах квадратної або прямокутної форми.

Кількість кристалів.У більшості випадків, в корпусі одного світлодіода знаходиться один напівпровідниковий кристал, проте бувають випадки в яких корпус одного світлодіода встановлюють більше одного кристала, наприклад:

• Багатокольорові світлодіоди

У разі необхідності зробити багатобарвний світлодіод, в корпусі одного світлодіода встановлюється більше одного напівпровідникового кристала, причому самі кристали зроблені з різних матеріалів і відповідно випромінюють різні кольори: синій, зелений, червоний, жовтий і так далі. Двоколірні світлодіоди найчастіше використовують як індикатори (зазвичай червоний/зелений колір), триколірні світлодіоди найчастіше використовують для підсвічування дисплеїв та спорудження світлодіодних екранів так як дані світлодіоди можуть відображати три базові кольори (синій/зелений/червоний), при змішуванні яких можна отримати всю палітру кольорів, необхідних для відображення фото та відеоматеріалів із достатньою якістю. Чотирьохколірні світлодіоди досить рідкісні та містять кристали для відображення, як видно з назви, чотирьох кольорів (синій/зелений/червоний/жовтий) та застосовуються в основному для створення білого світла з високими якісними характеристиками CRI (Color rendering index).

• Світлодіоди підвищеної потужності

Для підвищення яскравості (кількості світла) світлодіода іноді в корпус одного світлодіода встановлюють кілька світловипромінюючих кристалів одного кольору (зазвичай ставлять чотири кристали), чим кратно збільшують яскравість світлодіода. Це можна порівняти із чотириядерними процесорами =).

Яскравість.Через великий спектр застосування світлодіодів, виробники випускають світлодіоди з різною яскравістю: від не дуже яскравих для індикаторних цілей до суперяскравих, в основному для чогось підсвічування. На показник яскравості також впливає діаграма спрямованості світлодіода, наприклад, світлодіод однієї потужності з кутом випромінювання в 20 градусів здається більш яскравим, ніж світлодіод такої ж потужності але з більш широким кутомвипромінювання, наприклад, 140 градусів.

Потужність.Для різних цілей виробляються світлодіоди різних потужностей: від сотих часток вата до серйозних 5 і більше ватів на одному кристалі. Типові моддерські, так звані ультраяркі, світлодіоди мають потужність приблизно в 60 мВт (приблизно 1/16 Вт), і якщо їх використовувати в підсвічуванні корпусу середнього розміру то їх може знадобитися приблизно від 15 до 25 штук. Середньостатистичний чотирихристальний суперяскравий світлодіод має потужність приблизно 240 мВт (1/4 Вт) і таких світлодіодів для підсвічування корпусу середнього розміру потрібно приблизно від 4 до 8 штук, залежно від інших особливостей. До класу суперпотужних світлодіодів відносяться світлодіоди з потужністю від одного вата, що на перший погляд начебто і не багато, проте це тільки на перший погляд – такі світлодіоди в середньому в 15-20 разів яскравіші, ніж найпоширеніші світлодіоди! Одним або двома такими світлодіодами можна підсвітити весь корпус!

Колір.Залежно від напівпровідника, на основі якого виконаний світлодіод, також відрізняється колір, що випромінюється світлодіодом. У продажу найчастіше можна зустріти світлодіоди таких кольорів: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, синій, фіолетовий, ультрафіолетовий. Світлодіоди всіх кольорів знаходять своє застосування в моддингу, причому як для індикаторних цілей, так і для підсвічування. Існують також світлодіоди, що працюють в інфрачервоному діапазоні, але оскільки їхнє випромінювання не видно неозброєному оку – їх застосування обмежене пультами дистанційного керування та відеокамерами нічного бачення.

На особливу увагу заслуговують сині, фіолетові та ультрафіолетові світлодіоди – всі вони викликають люмінесценцію (флюоресценцію) деяких барвників, але різною мірою. Сині світлодіоди викликають не дуже яскраву люмінесценцію, а також трохи спотворюють її колір, зачіпаючи своїм синім випромінюванням. Фіолетові світлодіоди навпаки - виглядають тьмяними, але викликають сильну люмінесценцію, зазвичай продають їх під виглядом ультрафіолетових світлодіодів, але це не так. Ультрафіолетові світлодіоди досить рідко зустрічаються у продажу, а ті, що зустрічаються, зазвичай є ультрафіолетовими світлодіодами довгохвильового діапазону ультрафіолету, так званого УФ-А (UV-A) - найбезпечнішого, зовні ці світлодіоди виглядають дуже тьмяними через низьку чутливість людського ока до діапазону 400 нм, але ці світлодіоди викликають ще сильнішу люмінесценцію, ніж фіолетові – це пов'язано з більшою енергією цього діапазону випромінювання.

Вечір світлодіодів з прозорим корпусом

Типові характеристики світлодіодів

Дві головні характеристики світлодіодів - це напруга і сила струму. Зазвичай світлодіоди розраховані на силу струму в 20 мА, але бувають і винятки, наприклад четырехкристальные світлодіоди зазвичай розраховані на 80 мА, так як в одному корпусі світлодіода містяться чотири напівпровідникові кристали, кожен з яких споживає 20 мА, у свою чергу одноваті світлодіоди 0 споживають -400 мА. Робоча напруга світлодіода залежить від напівпровідникового матеріалу, з якого він виготовлений, відповідно є залежність між кольором світіння світлодіода та його робочою напругою.

При використанні світлодіодів краще уточнити скільки світлодіоду необхідно вольт у продавця або виробника, але коли ця інформація не доступна, можна скористатися наступною таблицею.

Таблиця зразкових напруг світлодіодів залежно від кольору

Колірна характеристика	Довга хвилі	Напруга
Інфрачервоні	від 760 нм	до 1.9 В
Червоні	610 – 760 нм	від 1.6 до 2.03
Помаранчеві	590 – 610 нм	від 2.03 до 2.1
Жовті	570 – 590 нм	від 2.1 до 2.2
Зелені	500 – 570 нм	від 2.2 до 3.5 В
Сині	450 – 500 нм	від 2.5 до 3.7
Фіолетові	400 – 450 нм	2.8 до 4 В
Ультрафіолетові	до 400 нм	від 3.1 до 4.4
Білі	Широкий спектр	від 3 до 3.7 В

Правила підключення та розрахунок світлодіодів

Світлодіод пропускає електричний струм тільки в одному напрямку, а це означає, що для того, щоб світлодіод випромінював світло, він повинен бути правильно підключений. У світлодіода два контакти: анод (плюс) та катод (мінус). Зазвичай, довгий контакт у світлодіода – це анод, але бувають і винятки, тому краще уточнити цей факт у технічних характеристиках конкретного світлодіода.

Світлодіоди відносяться до такого типу електронних компонентів якому, для довгої та стабільної роботи, важлива не тільки правильна напруга, але й оптимальна сила струму – тому завжди, при підключенні світлодіода, потрібно їх підключати через відповідний резистор. Іноді цим правилом нехтують, але результат найчастіше один – світлодіод або одразу згоряє, або його ресурс дуже значно скорочується. У деякі світлодіоди резистор вбудований «із заводу» і їх відразу можна підключати до джерела 12 або 5 вольт, але такі світлодіоди у продажу зустрічаються досить рідко і найчастіше до світлодіоду необхідно підключати зовнішній резистор.

Варто пам'ятати, що резистори також відрізняються своїми характеристиками і, для підключення їх до світлодіодів, вам необхідно вибрати резистор правильного номіналу. Щоб розрахувати необхідний номінал резистора слід скористатися законом Ома – це з найважливіших фізичних законів, що з електрикою. Цей закон все вчили у школі, але майже його не пам'ятає =).

Закон Ома – це фізичний закон, за допомогою якого ви можете визначити взаємозалежність напруги (U), сили струму (I) та опору (R). Суть его проста: сила струму у провіднику прямо пропорційна напрузі між кінцями провідника, якщо при проходженні струму властивості провідника не змінюються.

Е цей закон візуально відображається за допомогою формули: U= I*R
Коли ви знаєте напругу та опір, за допомогою цього закону можна знайти силу струму за формулою: I = U/R
Коли вам відома напруга та сила струму, можна знайти опір: R = U/I
Коли вам відома сила струму та опір, можна обчислити напругу: U = I*R

Тепер розглянемо з прикладу. У вас є світлодіод з робочою напругою 3 В і силою струму 20 мА, ви його хочете підключити до джерела напруги 5В з USB-роз'єму або БП, щоб він не згорів. Значить, у нас є напруга 5 В, але світлодіоду потрібно лише 3 В, значить від 2 В нам необхідно позбутися (5В – 3В=2В). Щоб позбутися зайвих 2 У нам необхідно підібрати резистор з правильним опором, який розраховується наступним чином: ми знаємо напругу якого необхідно позбутися і знаємо силу струму потрібну світлодіоду - скористаємося формулою викладеної вище R = U/I. Відповідно 2В/0.02 А = 100 Ом. Значить вам потрібний резистор на 100 Ом.

Іноді, залежно від характеристик світлодіода, необхідний резистор виходить з стандартним номіналом, який не можна знайти у продажу, наприклад 129 або 111.7 Ом =). У такому разі необхідно просто взяти резистор трохи більшого опору, ніж розрахований - світлодіод працюватиме не на 100% своєї потужності, а приблизно на 90-95%. У такому режимі світлодіод працюватиме надійніше, а зниження яскравості візуально не буде помітним.

Також можна розрахувати наскільки потужний резистор вам потрібен – для цього множимо напругу, яка затримуватиметься на резисторі, на силу струму, яка буде в ланцюгу. У нашому випадку це 2В х 0,02 А = 0,04 Вт. Значить вам підійде резистор такої чи потужної потужності.

Світлодіоди іноді підключають по кілька штук паралельно чи послідовно, використовуючи один резистор. Для правильного підключення слід пам'ятати, що при паралельному підключенні підсумовується сила струму, а при послідовному підсумовується необхідна напруга. Паралельно і послідовно можна підключати тільки однакові світлодіоди з використанням одного резистора, а якщо ви використовуєте різні світлодіоди з різними характеристиками, то краще розрахувати кожному світлодіоду свій резистор – так буде надійніше. Світлодіоди навіть однієї моделі мають невелику розбіжність у параметрах і, при підключенні великої кількості світлодіодів паралельно або послідовно, ця невелика розбіжність у параметрах може видати результатом багато світлодіодів, що згоріли =). Ще одним підводним каменем може стати той факт, що продавець або виробник (набагато рідше) може дати трохи не вірні дані по світлодіодам, а самі світлодіоди можуть мати не чітку робочу напругу, а набір з параметрів мінімальної/оптимальної та максимальної напруги. Даний фактор не буде особливо впливати при підключенні невеликої кількості світлодіодів, а у разі підключення великої кількості – результатом можуть бути ті ж згорілі світлодіоди. Так що з паралельним і послідовним підключенням не варто занадто захоплюватися, надійніше буде щоб до кожного світлодіода або невеликої групи світлодіодів (3-5 штук) підключався окремий резистор. Розглянемо кілька прикладів підключення.

Схема паралельного підключення світлодіодів

Схема послідовного підключення світлодіодів

приклад 1.Ви хочете послідовно підключити три світлодіоди, кожен з яких розрахований на 3 В і 20 мА, до джерела струму з напругою 12 В (наприклад з molex-роз'єму). Три світлодіоди по 3 вольти кожен будуть разом споживати 9 вольт (3 x 3 = 9 В). Наше джерело струму має напругу 12 вольт, відповідно від 3 вольт треба буде позбутися (12 В – 9 В = 3 В). Так як підключення послідовне, то сила струму складе 20мА, відповідно 3 вольта (напруга, якого необхідно позбудеться) ділимо на 0.02 А (сила струму, необхідна кожному світлодіоду) і отримуємо значення необхідного опору - 150 Ом. Отже потрібний резистор на 150 Ом.

приклад 2.У вас є чотири світлодіоди, кожен з яких розрахований на 3 вольти, і джерело живлення на 12 В. У такій ситуації можна подумати що резистор не потрібен, проте це не так - світлодіоди дуже чутливі до сили струму і краще додати в ланцюг резистор на 1 Ом. Резистор цього номіналу не вплине на яскравість свічення, а буде чимось на кшталт «запобіжника» – світлодіоди працюватимуть набагато надійніше. Без застосування резистора, в даному випадку, світлодіоди можуть просто згоріти, швидко або не дуже.

Приклад 3. Ви хочете паралельно підключити три світлодіоди, кожен з яких розрахований на 3 В і 20 мА, до джерела струму з напругою 12 В. Оскільки при паралельному підключенні сумується сила струму, а не напруга, трьом світлодіодам буде потрібна сила струму в 60 мА (20 мА x 3 = 60 мА). Наше джерело струму має напругу в 12 вольт, а світлодіодам необхідна напруга в 3 вольти, відповідно від 9 вольт необхідно позбутися (12 В – 3 В = 9 В). Так як підключення паралельне, то сила струму складе 60мА, відповідно 9 вольт (напруга, якого необхідно позбудеться) ділимо на 0.06 А (сила струму, необхідна всім світлодіодам) і отримуємо значення необхідного опору - 150 Ом. Отже потрібний резистор на 150 Ом.

Також в інтернеті існує велика кількість різноманітних «калькуляторів для світлодіодів», якими ви можете скористатися. Достатньо зайти на відповідний сайт, вказати характеристики світлодіодом та джерела струму і ви отримаєте всі необхідні дані по резистору, а також його кольорове маркування. Приклад такого калькулятора можна побачити на сайті

Лабораторна робота №3. Порівняння світлодіодів 3W, 2W та 1W LED Bulbs High power. Можна розглядати як доповнення до попереднього

Але це вже інші світлодіоди, інший продавець.
Після того, як зняв залежність яскравості світіння 1Вт світлодіода від потужності, яка через нього проходить, вирішив порівняти світлодіоди потужністю 3Вт, 2Вт та 1Вт. Ось і подивимося, у кого вища «енергоефективність». Кому цікаво, заходимо.
Світлодіоди купувалися на заміну в денні ходові вогні. Там стояли одноватні, із частотою 1 раз на місяць доводилося міняти.
Якщо слідувати логіці експерименту, потужніші світлодіоди (3Вт) при зниженому навантаженні більш ефективні, ніж менш потужні (1Вт) при тому ж навантаженні. Ось і порівняю їх в одному експерименті. Умови для всіх світлодіодів абсолютно рівні (відстань між світлодіодами та люксометром абсолютно однакова, штори зашторені, світловий фон мізерно малий).
Нагадаю про прилади, які мені допомагатимуть. В експерименті застосую ось цей прилад із вбудованим люксометром. Дозволяє вимірювати рівень освітленості до 4000 – 40000 Lux (±5,0%). Отак він виглядає на офіційному сайті.

А ось такий він у житті.


Відстань до всіх світлодіодів близько 30см. Ця величина експеримент не впливає, т.к. нам цікава залежність, а чи не абсолютні значення. Як джерело стабілізованого струму використовуватиму Калібратор П321.

Калібратор струму П321 з ручним та програмним керуванням призначений для застосування в автоматизованих перевірочних установках, а також як самостійний прилад для повірки аналогових та цифрових приладів на постійному струмі.

Принцип простий. Я подаю на світлодіод зразковий струм з калібратора, при цьому вимірюю напругу на світлодіоді (т.к. при збільшенні струму збільшуватиметься і напруга) і освітленість. Усі дані вніс у три таблиці. Інші дані в таблиці – отримані шляхом розрахунку (перемноженням та розподілом виміряних величин). Це необхідно для отримання наочніших цифр.



Двоххватні світлодіоди взяв із цієї лампочки
- Цю лампочку я оглядав. У продавця написано 9Вт. Насправді вона шестиватна. Це видно з опису продукту, якщо прочитати все вдумливо все те, що там написано. Це підтверджує експеримент (зелена лінія графіка).
За допомогою отриманих таблиць та побудую графік залежності «енергоефективності» світлодіода від тієї потужності, яку через нього пропустили. Дані за трьома світлодіодами звів в один графік, але двох видів, так наочніше. Спеціально збудував два графіки, кому як зручніше.

Ще раз довів практично, що енергоефективність світлодіода залежить від тієї потужності, яку через нього пропускають. Чим менший струм, тим вища ефективність. І не має значення, який світлодіод 1Вт, 2Вт або 3Вт. Все одно, при зменшенні потужності ефективність зростатиме.


З цього графіка наочно видно, який світлодіод світитиме яскравіше. При подачі на світлодіоди 1000мВт потужності найяскравіше світитиме 3Вт-світлодіод, гірше за всіх 1Вт-світлодіод.
Світлодіод потужністю 1Вт-350 Lux.
Світлодіод потужністю 2Вт-440 Lux.
Світлодіод потужністю 3Вт-550 Lux.
Ну, а тепер можна зробити і висновок. Звичайно, я не можу витримати тих умов, які необхідні для чистоти експерименту. Я не маю такої лабораторії. Проте приблизно оцінити характеристики світлодіодів зміг. А нам більше не треба. Головне, що отримано залежність. Залишилося купити "правильні" світлодіоди. Краще купувати світлодіоди потужністю 3Вт (головне, щоб продавець не обдурив). Вони яскравіше світять, відповідно менше гріються. Це збільшує їхній термін служби.
На цьому все. Я написав, а ви думайте, що дешевше, а що вигідніше.
Успіхів!

Планую купити +40 Додати в обране Огляд сподобався +40 +91

Обчислення напруги живлення світлодіода є необхідним кроком для будь-якого проекту електроосвітлення, і, на щастя, зробити це просто. Такі виміри необхідні, щоб розрахувати потужність світлодіодів, оскільки потрібно знати його струм та напругу. Потужність світлодіода розраховується шляхом множення струму на напругу. При цьому потрібно бути вкрай обережним під час роботи з електричними ланцюгами, навіть за вимірів невеликих величин. У статті докладно розглянемо питання, як дізнатися напругу, щоб забезпечити правильну роботу світлодіодних елементів.

Світлодіоди існує в різних кольорах, бувають двох і триколірними, миготливими і мінливими кольорами. Щоб користувач міг запрограмувати послідовність роботи світильника, використовуються різні рішенняякі безпосередньо залежать від напруги живлення світлодіода. Для підсвічування світлодіода потрібна мінімальна напруга (порогова), при цьому яскравість буде пропорційна струму. Напруга на світлодіоді трохи збільшується зі струмом, тому що є внутрішній опір. Коли струм надто високий, діод нагрівається і перегорає. Тому струм обмежують до безпечної величини.

Резистор поміщається послідовно, оскільки для решітки діода потрібно набагато вищу напругу. Якщо U зворотне, струм не тече, але для високого U (наприклад, 20) виникає внутрішня іскра (пробою), яка руйнує діод.

Як і всіх діодів, струм протікає через анод і виходить через катод. На круглих діодах катод має коротший провід, а корпус має катодну бічну тарілку.

Залежність напруги від типу світильника

Зі збільшенням кількості світлодіодів високої яскравості, призначених для забезпечення заміни ламп для комерційного та внутрішнього освітлення, відбувається рівне, якщо не більше, поширення рішень з електроживлення. З сотнями моделей від десятків виробників стає складно зрозуміти всі перестановки вхідних/вихідних напруг живлення світлодіода та значень вихідного струму/потужності, не кажучи вже про механічні розміри та багато інших функцій для затемнення, дистанційного керування та захисту ланцюга.

На ринку є велика кількість різних світлодіодів. Їхня відмінність визначена безліччю факторів, у виробництві світлодіодів. Напівпровідниковий макіяж є фактором, але технологія виготовлення та інкапсуляція також відіграють основну роль у визначенні характеристик світлодіодів. Перші світлодіоди були круглими, у вигляді моделей C (діаметр 5 мм) та F (діаметр 3 мм). Потім у реалізацію надійшли прямокутні діоди та блоки, що поєднують кілька світлодіодів (мереж).

Напівсферична форма трохи нагадує лупу, яка визначає форму світлового променя. Колір випромінюючого елемента покращує дифузію та контрастність. Найбільш поширені позначення та форма ЛЕД:

• A: червоний діаметр 3 мм у тримачі для CI.
• B: червоний діаметр 5 мм, що використовується у передній панелі.
• C: фіолетовий 5 мм.
• D: двоколірний жовтий та зелений.
• E: Прямокутний.
• F: жовтий 3 мм.
• G: біла висока яскравість 5 мм.
• H: червоний 3мм.
• K-Анод: катод, позначений плоскою поверхнею у фланці.
• F: 4/100 мм анодний з'єднувальний провід.
• C: чашка, що відображає світло.
• L: вигнута форма, що діє як збільшувальне скло.

Специфікація пристроїв

Зведення різних параметрів світлодіодів та напруги живлення знаходиться у специфікаціях продавця. При виборі світлодіодів для конкретних застосувань необхідно розуміти їхню відмінність. Існує безліч різних специфікацій світлодіодів, кожен із яких впливатиме на вибір конкретного виду. Основою специфікацій світлодіодів є колір, U та сила струму. LEDS мають тенденцію забезпечувати один колір.

Колір, що випромінюється світлодіодом, визначається з точки зору його максимальної довжини хвилі (lpk), тобто довжини хвилі, яка має максимальну світловіддачу. Зазвичай варіації процесу дають пікові зміни довжини хвилі до ±10 нм. При виборі кольорів у специфікації LED варто пам'ятати, що людське око найбільш чутливе до відтінків або колірних варіацій навколо жовтої/помаранчевої області спектру - від 560 до 600 нм. Це може вплинути на вибір кольору або положення світлодіодів, що пов'язане з електричними параметрами.

Під час роботи LED мають задане падіння U, яке залежить від матеріалу, що використовується. Напруга живлення світлодіодів у лампі також залежить від рівня струму. Світлодіоди є пристроями, керованими струмом, а рівень світла є функцією струму, зростання його збільшує вихід світла. Необхідно забезпечити таку роботу пристрою, щоб максимальний струм не перевищував допустиму межу, що може призвести до надмірного розсіювання тепла всередині самого чіпа, зменшення світлового потоку та скорочення терміну служби. Для більшості LED потрібний зовнішній резистор, що обмежує струм.

Деякі світлодіоди можуть містити послідовний резистор, тому вказується, яка напруга живлення світлодіодів необхідна. Світлодіоди не допускають великого зворотного U. Воно ніколи не повинно перевищувати його максимальне значення, яке зазвичай досить мало. Якщо є можливість появи зворотного U на світлодіоді, то краще вбудувати захист у схему, щоб запобігти поломці. Зазвичай, це можуть бути прості діодні схеми, які забезпечать адекватний захист будь-якого світлодіода. Не треба бути професіоналом, щоб це засвоїти.

Світлодіоди освітлення мають струмове живлення, а їх світловий потік пропорційний струму, що протікає через них. Струм пов'язаний з напругою живлення світлодіодів у лампі. Декілька діодів, з'єднані послідовно, мають рівний струм, що протікає через них. Якщо вони з'єднані паралельно, кожен світлодіод отримує однакове U, але різні поточні потоки через них через дисперсію ефекту на вольт-амперної характеристики. В результаті кожен діод випромінює інший світловий потік.

Тому при підборі елементів необхідно знати, яка напруга живлення світлодіодів. Для роботи кожного на його клемах потрібно приблизно 3 вольти. Наприклад, 5-діодна серія вимагає приблизно 15 вольт на клемах. Щоб подавати регульований струм при достатньому U, LEC використовує електронний модуль драйвер.

Існує два рішення:

1. Зовнішній драйвер встановлюється зовні світильника з безпечною наднизькою напругою джерела живлення.
2. Внутрішній, вбудований у ліхтар, тобто субодиниця з електронним модулем, що регулює струм.

Цей драйвер може живитися від мережі 230 В (клас I або клас II) або з безпечним наднизьким U (клас III), наприклад, при напрузі 24 В. LEC рекомендує друге рішення для електропостачання, оскільки воно дає 5 основних переваг.

Переваги підбору напруги ЛЕД

Правильний розрахунок напруги живлення світлодіодів у лампі має 5 ключових переваг:

1. Безпечне наднизьке U можливо незалежно від кількості світлодіодів. Світлодіоди повинні встановлюватись послідовно, щоб гарантувати однаковий рівень струму в кожному з них з одного джерела. В результаті, чим більше світлодіодів, тим вища напруга на клемах світлодіодів. Якщо це пристрій із зовнішнім драйвером, тоді надчутлива напруга безпеки має бути значно вищою.
2. Інтеграція драйвера всередині ліхтарів дозволяє забезпечити повне встановленнясистеми безпечною наднизькою напругою (SELV), незалежно від кількості джерел світла.
3. Більш надійне встановлення у стандарті проводки для світлодіодних ламп, з'єднаних паралельно. Драйвери забезпечують додатковий захист, особливо від підвищення температури, що гарантує більш тривалий термін служби при дотриманні напруги живлення світлодіодів. різних типівта струму. Більш безпечне введення в експлуатацію.
4. Інтеграція живлення світлодіодів у драйвер дозволяє уникнути неправильного звернення в польових умовах та покращує їхню здатність витримувати гаряче підключення. Якщо користувач підключить світильник зі світлодіодами тільки до зовнішнього драйвера, який вже увімкнений, це може спричинити перенапругу світлодіодів при їх підключенні і, отже, їх руйнування.
5. Просте обслуговування. Будь-які технічні проблемилегше видно у світлодіодних лампах із джерелом напруги.

Коли падіння U на опорі важливе, потрібно правильно підібрати резистор, здатний розсіювати потрібну потужність. Споживання струму 20 мА може здатися низьким, але розрахована потужність говорить про зворотне. Так, наприклад, для падіння напруги на 30 резистор повинен розсіювати 1400 Ом. Розрахунок розсіюваної потужності P = (Ures x Ures) / R,

• P - значення потужності, що розсіюється резистором, яка обмежує струм у світлодіоді, Вт;
• U – напруга на резисторі (у вольтах);
• R – значення резистора, Ом.

P = (28 x 28)/1400 = 0,56 Вт.

Напруга живлення світлодіода 1 Вт не витримало б перегрів протягом тривалого часу, та й 2 Вт теж занадто швидко виходили б з ладу. Для цього випадку необхідно паралельно підключити два резистори 2700 Ом / 0,5 Вт (або два резистори 690 Ом / 0,5 Вт у ряд) для рівномірного розподілу розсіювання тепла.

Тепловий контроль

Пошук оптимальної потужності системи допоможе дізнатися більше про контроль тепла, який знадобиться для надійної роботи ЛЕД, оскільки світлодіоди виділяють тепло, яке може бути дуже небезпечним для пристрою. Занадто багато тепла змусить світлодіоди виробляти менше світла, а також скорочують час експлуатації. Для світлодіода з напругою живлення 1 Вт потужності рекомендується шукати радіатор з параметрами 3 квадратні дюйми для кожного вата світлодіодів.

В даний час світлодіодна промисловість росте досить швидкими темпами і важливо знати різницю у світлодіодах. Це загальне питання, оскільки вироби можуть змінюватись від дуже дешевих до дорогих. Потрібно бути обережними у купівлі дешевих світлодіодів, тому що вони і можуть працювати чудово, але, як правило, не працюють довго та швидко горять через погані параметри. При виготовленні світлодіодів виробник вказує в паспортах показники із середніми значеннями. З цієї причини покупці не завжди знають точні характеристики світлодіодів за світловим потоком, кольором і прямою напругою.

Визначення прямої напруги

Перед тим, як дізнатися напругу живлення світлодіода, встановлюють відповідні параметри мультиметра: струм і U. Перед тестуванням встановлюють опір на найвище значення, щоб уникнути перегорання світлодіода. Це можна зробити просто: затискають висновки мультиметра, регулюють опір доти, доки струм не досягне 20 мА і фіксують напругу і струм. Для того щоб виміряти пряму напругу світлодіодів знадобляться:

1. Світлодіоди для перевірки.
2. Джерело U світлодіода з параметрами вище, ніж світлодіодний індикатор постійної напруги.
3. Мультиметр.
4. Затискачі Alligator, щоб утримати світлодіод на тестових дротах для визначення напруги живлення світлодіодів у світильниках.
5. Провід.
6. Змінний резистор 500 або 1000 Ом.

Первинний струм синього світлодіода становив 3,356 при 19,5 мА. Якщо використовуються напруга 3,6, значення резистора для використання розраховують за формулою R = (3,6 В-3,356 В) / 0,0195 А) = 12,5 Ом. Для вимірювання світлодіодів високої потужності виконують ту саму процедуру та встановлюють струм, швидко утримуючи значення на мультиметрі.

Вимірювання напруги живлення smd світлодіодів високої потужності з прямим струмом> 350 мА може бути трохи складним, тому що коли вони швидко нагріваються, U різко падає. Це означає, що струм буде вищим за заданого U. Якщо користувач не встигне, він повинен буде остудити світлодіод до кімнатної температури, перш ніж знову виконувати вимірювання. Можна використовувати 500 Ом або 1 ком. Щоб забезпечити грубе та точне налаштування або послідовно підключати змінний резистор більш високого та низького діапазону.

Альтернативне визначення вольтажу

Першим кроком до розрахунку споживання енергії світлодіодами є визначення напруги світлодіода. Якщо немає мультиметра під рукою, можна вивчити дані виробника та знайти паспортне U світлодіодного блоку. Як альтернативу можна оцінити U, ґрунтуючись на кольорі світлодіодів, наприклад, напруга живлення білого світлодіода 3,5 В.

Після того, як вимірювана напруга світлодіода, визначають струм. Його можна виміряти безпосередньо за допомогою мультиметра. Дані заводу-виробника дають приблизну оцінку струму. Після цього можна дуже швидко та легко обчислити енергоспоживання світлодіодів. Щоб розрахувати споживання енергії світлодіодом, просто множать U світлодіода (у вольтах) струм світлодіода (в амперах).

Результат, виміряний у ВАТ - це потужність, яку використовують світлодіоди. Наприклад, якщо світлодіод має U 3,6 і струм 20 міліампер, він буде використовувати 72 мл енергії. Залежно від розміру та масштабу проекту показання напруги та струму можуть вимірюватися у менших або великих одиницяхніж базовий струм або ват. Може знадобитися перетворення одиниць. При виконанні цих розрахунків пам'ятають, що 1000 міліват дорівнює одному вату, а 1000 міліампер дорівнює одному амперу.

Щоб протестувати світлодіод і дізнатися, чи він працює і який вибрати колір - застосовується мультиметр. Він повинен мати діодну функцію тесту, яка позначається символом діода. Потім для тестування закріплюють вимірювальні шнури мультиметра на ніжках світлодіода:

1. Підключають чорний шнур на катоді (-) та червоний шнур на аноді (+), якщо користувач помиляється - світлодіод не світиться.
2. Подають невеликий струм датчикам і якщо видно, що світлодіод злегка світиться, він справний.
3. Під час перевірки мультиметра потрібно враховувати колір світлодіода. Наприклад, жовтий (бурштиновий) світлодіодний тест - гранична напруга світлодіода 1636 мВ або 1,636 В. Якщо протестований білий світлодіод або синій світлодіод, гранична напруга вище 2,5 або 3 В.

Для перевірки діода показник на дисплеї повинен знаходитись в межах від 400 до 800 мВ в одному напрямку та не показувати у зворотному напрямку. Нормальні світлодіоди мають граничні U, описані в таблиці нижче, але для того ж кольору можуть мати значні відмінності. Максимальний струм становить 50 мА, але рекомендується не перевищує 20 мА. При 1-2 мА діоди вже добре світяться. Порогове U світлодіода

Якщо акумулятор повністю заряджений, то при 3,8 В струм становить 0,7 мА. В останні роки світлодіоди досягли значного прогресу. Існують сотні моделей, діаметром 3 мм та 5 мм. Є більш потужні діоди діаметром 10 мм або спеціальних корпусах, а також діоди для монтажу на друкованій платі довжиною до 1 мм.

Світлодіоди зазвичай вважаються пристроями постійного струму, що працюють від декількох вольт постійного струму. У малопотужних додатках з невеликою кількістю світлодіодів це цілком прийнятний підхід, наприклад, у мобільних телефонах, де живлення подається від акумулятора постійного струму, але інші додатки, наприклад лінійна система освітлення смуг, що тягнеться на 100 м навколо будівлі, не може функціонувати на такій схемі.

Привід постійного струму страждає від втрат на відстані, що вимагає використання більш високих приводів U з самого початку, а також додаткових регуляторів, які втрачають електроенергію. Змінний струм спрощує використання трансформаторів для зниження U до 240 або 120 В змінного струму від кіловольт, що використовуються в лініях електропередачі, що набагато більш проблематично для постійного струму. Для запуску будь-яких напругою живлення з мережі (наприклад, 120 В змінного струму) потрібна електроніка між джерелом живлення та самими пристроями для забезпечення постійного U (наприклад, 12 В постійного струму). Важлива здатність керувати кількома світлодіодами.

Lynk Labs розробила технологію, що дозволяє здійснювати живлення світлодіода від змінної напруги. Новий підхід полягає у розробці AC-світлодіодів, які можуть працювати безпосередньо від джерела живлення змінного струму. Багато автономних світлодіодних світильників просто мають трансформатор між настінною розеткою і пристроєм для забезпечення необхідного постійного U.

Ряд компаній розробили світлодіодні лампочки, які загвинчуються безпосередньо в стандартні роз'єми, але вони незмінно також містять мініатюрні схеми, які перетворять змінний струм на постійний, перш ніж надходити на світлодіоди.

Стандартний червоний або помаранчевий світлодіод має порогове U від 1,6 до 2,1 В, для жовтого або зеленого світлодіодів напруга від 2,0 до 2,4 В, а для синього, рожевого або білого - це напруга приблизно від 3,0 до 3,6 В. У наведеній нижче таблиці наведено деякі типові значення напруги. Значення в дужках відповідають найближчим нормалізованим значенням серії E24.

Характеристики напруги живлення світлодіодів показані в таблиці нижче.

Позначення:

• STD – стандартний світлодіод;
• HL – світлодіодний індикатор високої яскравості;
• FC – низького споживання.

Цих даних достатньо, щоб користувач міг самостійно визначити необхідні параметри пристроїв для світлового проекту.

З часів винаходу електричного освітлення вченими створювалися дедалі економічніші джерела. Але справжнім проривом у цій галузі став винахід світлодіодів, які не поступаються силою світлового потоку попередникам, проте витрачають у багато разів менше електроенергії. Їхньому створенню, починаючи від першого індикаторного елемента і закінчуючи найяскравішим на сьогодні діодом «Cree», передувала величезна кількість роботи. Сьогодні ми спробуємо розібрати різні характеристики світлодіодів, дізнаємося, як ці елементи еволюціонували і як їх класифікують.

Читайте у статті:

Принцип роботи та влаштування світлових діодів

Світлодіоди відрізняє від звичних освітлювальних приладів відсутність у ньому нитки розжарення, крихкої колби та газу в ній. Це принципово відмінний від них елемент. Говорячи науковою мовою, світіння створюється з допомогою наявності у ньому матеріалів р- і n-типу. Перші накопичують позитивний заряд, а другі негативний. Матеріали р-типу накопичують у собі електрони, тоді як у n-типі утворюються дірки (місця, де електрони відсутні). У момент появи на контактах електричного заряду вони прагнуть р-n-переходу, де кожен електрон інжектується саме в р-тип. З боку зворотного, негативного контакту n-типу внаслідок подібного руху виникає свічення. Воно обумовлено виділенням фотонів. При цьому не всі фотони випромінюють видиме людським оком світло. Сила, що змушує рухатися електрони, називається струмом світлодіода.

Ця інформація ні до чого звичайному обивателю. Достатньо знати, що світлодіод має міцний корпус та контакти, яких може бути від 2-х до 4-х, а також те, що кожен світлодіод має свою номінальну напругу, необхідну для свічення.

Корисно знати!Підключення здійснюється завжди в однаковому порядку. Це означає, що якщо до контакту "-" на елементі підключити "+", то світіння не буде - матеріали р-типу просто не зможуть зарядитися, а значить не буде руху до переходу.

Класифікація світлодіодів за їх сферою застосування

Такі елементи можуть бути індикаторними та освітлювальними. Перші були винайдені раніше других, причому вони вже давно використовуються в радіоелектроніці. А ось з появою першого освітлювального світлодіода розпочався справжній прорив у електротехніці. Попит на освітлювальні прилади такого типу неухильно зростає. Але й прогрес не стоїть на місці – винаходяться та впроваджуються у виробництво все нові види, які стають все яскравішими, не споживаючи при цьому більше енергії. Розберемо докладніше, якими бувають світлодіоди.

Індикаторні світлодіоди: трохи історії

Перший такий світлодіод червоного кольору було створено у середині ХХ століття. Хоча він мав низьку енергоефективність і випромінював тьмяне свічення, напрямок виявився перспективним і розробки у цій обрості продовжилися. У 70-х роках з'являються зелені та жовті елементи, а роботи щодо їх удосконалення не припиняються. До 90-го року сила їхнього світлового потоку досягає 1 Люмена.

1993 ознаменований появою в Японії першого синього світлодіода, який був набагато яскравіше попередників. Це означало, що тепер, поєднуючи три кольори (які й становлять усі відтінки веселки), можна отримати будь-який. На початку 2000-х сила світлового потоку вже сягає 100 люменів. У наш час світлодіоди не перестають удосконалюватися, збільшуючи яскравість без збільшення споживаної потужності.

Використання світлодіодів у побутовому та промисловому освітленні

Зараз подібні елементи використовуються у всіх галузях, чи то машино- чи автомобілебудування, освітлення виробничих цехів, вулиць чи квартир. Якщо взяти останні розробки, можна сказати, що навіть характеристики світлодіодів для ліхтариків часом не поступаються старим галогеновим лампам на 220 В. Спробуємо навести один приклад. Якщо взяти характеристики світлодіода 3 Вт, то вони будуть зіставні з даними лампи розжарювання із споживанням 20-25 Вт. Виходить економія електроенергії майже в 10 разів, що при повсякденному постійному використанні в квартирі дає дуже істотну вигоду.

Чим хороші світлодіоди і чи є в них мінуси

Про позитивні якостісвітлових діодів можна сказати багато. Основними з них можна назвати:

Що ж до негативних сторін, то їх всього дві:

• Працюють лише з постійною напругою;
• Випливає з першого - висока вартість ламп на їх основі через необхідність використання (електронного стабілізуючого блоку).

Які основні характеристики світлодіодів?

При виборі таких елементів для тієї чи іншої мети кожен звертає увагу на їх технічні дані. Основне, на що слід звернути увагу, набуваючи приладів на їх основі:

• струм споживання;
• Номінальна напруга;
• споживана потужність;
• температура кольору;
• сила світлового потоку.

Це те, що ми можемо побачити на маркуванні . Насправді ж, характеристик набагато більше. Про них зараз і поговоримо.

Струм споживання світлодіода – що це таке

Струм споживання світлодіода дорівнює 0.02 А. Але це стосується лише елементів з одним кристалом. Існують і потужніші світлові діоди, у складі яких може бути 2, 3 і навіть 4 кристали. У цьому випадку струм споживання збільшуватиметься, кратно числу чіпів. Саме цей параметр і диктує необхідність підбору резистора, що впаюється на введенні. В цьому випадку опір світлодіода не дає високому струму миттєво спалити елемент LED. Це може статися через високий струм мережі.

Номінальна напруга

Напруга світлодіода має пряму залежність від його кольору. Це відбувається через різницю матеріалів для їх виготовлення. Розглянемо цю залежність.

Колір світлодіода	Матеріал	Пряма напруга при 20 мА
		Типове значення (В)	Діапазон (В)
ІЧ	GaAs, GaAlAs	1,2	1,1-1,6
червоний	GaAsP, GaP, AlInGaP	2,0	1,5-2,6
Помаранчевий	GaAsP, GaP, AlGaInP	2,0	1,7-2,8
Жовтий	GaAsP, AlInGaP, GaP	2,0	1,7-2,5
Зелений	GaP, InGaN	2,2	1,7-4,0
Блакитний	ZnSe, InGaN	3,6	3,2-4,5
Білий	Синій/УФ діод із люмінофором	3,6	2,7-4,3

Опір світлових діодів

Сам собою один і той же світлодіод може мати різний опір. Змінюється воно залежно від включення до ланцюга. В один бік – близько 1 кому, в інший – кілька МОм. Але тут є власний нюанс. Опір світлодіода нелінійний. Це означає, що воно може змінюватися в залежності від напруги, що подається на нього. Чим вище напруга, тим нижче буде опір.

Світловіддача та кут свічення

Кут світлового потоку світлодіодів може відрізнятися, залежно від їхньої форми та матеріалу виготовлення. Він може перевищувати 120 0 . З цієї причини, якщо потрібно більше розсіювання, застосовують спеціальні відбивачі та лінзи. Це якість «спрямованого світла» та сприяє найбільшій силі світлового потоку, яка може досягати 300-350 Лм у одного світлодіода на 3 Вт.

Потужність світлодіодних ламп

Потужність світлодіода – величина суто індивідуальна. Вона може змінюватись в діапазоні від 0.5 до 3 Вт. Визначити її можна за законом Ома P = I × U , де I - Сила струму, а U - Напруга світлодіода.

Потужність – досить важливий показник. Особливо коли необхідно розрахувати, який необхідний для тієї чи іншої кількості елементів.

кольорова температура

Цей параметр схожий на інші лампи. Найбільш наближені до температурного спектру до світлодіодних люмінесцентні лампи. Вимірюється колірна температура К (Кельвін). Світіння може бути теплим (2700-3000К), нейтральним (3500-4000К) або холодним (5700-7000К). Насправді відтінків набагато більше, тут вказані основні.

Розмір чіпа LED елемента

Цей параметр самостійно виміряти при покупці не вдасться і зараз шановному читачеві стане зрозумілим чому. Найпоширеніші розміри – це 45х45 mil та 30х30 mil (відповідають 1 Вт), 24х40 mil (0.75 Вт) та 24х24 mil (0.5 Вт). Якщо перевести в більш звичну систему вимірювань, то 30х30 mil дорівнюватимуть 0.762х0.762мм.

Чіпів (кристалів) в одному світлодіоді може бути багато. Якщо елемент не має шару люмінофора (RGB – кольоровий), кількість кристалів можна підрахувати.

Важливо!Не варто купувати дуже дешеві світлодіоди китайського виробництва. Вони можуть виявитися не лише низькою якістю, а й характеристики їх найчастіше завищені.

Що таке SMD світлодіоди: їх характеристики та відмінність від звичайних

Чітка розшифровка цієї абревіатури виглядає як Surface Mount Devices, що в буквальному перекладі означає «що монтується на поверхні». Щоб було зрозуміліше, можна згадати, що звичайні світлові діоди циліндричної форми на ніжках утоплюються ними в плату і припаюються з іншого боку. На відміну від них, SMD-компоненти фіксуються лапками з того ж боку, де знаходяться і самі. Такий монтаж дозволяє створити двосторонні друковані плати.

Такі світлодіоди набагато яскравіші і компактніші за звичайні і є елементами нового покоління. Їхні габарити вказуються в маркуванні. Але не варто плутати розмір SMD світлодіода та кристала (чіпа) яких у складі компонента може бути безліч. Розберемо кілька таких світлових діодів.

Параметри LED SMD2835: розміри та характеристики

Багато майстрів-початківців плутають маркування SMD2835 з SMD3528. З одного боку вони мають бути однакові, адже маркування вказує, що ці світлодіоди мають розмір 2.8х3.5 мм та 3.5 на 2.8 мм, що одне й те саме. Однак це помилка. Технічні характеристикисвітлодіода SMD2835 набагато вищий, при цьому він має товщину всього 0.7 мм проти 2 мм у SMD3528. Розглянемо дані SMD2835 з різною потужністю:

Параметр	Китайська 2835	2835 0,2W	2835 0,5W	2835 1W
Сила світлового потоку, Лм	8	20	50	100
Потужність, Вт	0,09	0,2	0,5	1
Температура в градусах С	+60	+80	+80	+110
Струм споживання, ма	25	60	150	300
Напруга, В	3,2

Як можна зрозуміти, технічні характеристики SMD2835 можуть досить різноманітні. Все залежить від кількості та якості кристалів.

Характеристики світлодіода 5050: більш габаритний SMD-компонент

Досить дивно, що при великих габаритах цей світлодіод має меншу силу світлового потоку, ніж попередній варіант – 18-20 Лм. Причиною цього мала кількість кристалів - зазвичай їх всього два. Найбільш поширене застосування такі елементи знайшли у світлодіодних стрічках. Щільність з смуги зазвичай становить 60 шт/м, що загалом дає близько 900 Лм/м. Гідність їх у цьому випадку в тому, що стрічка дає рівномірне спокійне світло. При цьому кут її освітлення максимальний і дорівнює 1200.

Випускаються такі елементи з білим світінням (холодного або теплого відтінку), одноколірними (червоний, синій або зелений), триколірними (RGB), а також чотириколірними (RGBW).

Характеристики світлодіодів SMD5730

Порівняно з цим компонентом попередні вже вважаються застарілими. Їх уже можна назвати навіть над яскравими світлодіодами. 3 вольти, які живлять і 5050 і 2835 видають тут до 50 Лм при 0.5 Вт. Технічні характеристики SMD5730 набагато вище, а значить їх необхідно розглянути.

І все-таки це не найяскравіший із SMD-компонентів світлодіод. Порівняно недавно на російському ринку з'явилися елементи, які в буквальному значенні «заткнули за пояс» решту. Про них зараз і йтиметься.

Світлодіоди «Cree»: характеристики та технічні дані

Сьогодні аналогів продукції фірми Cree немає. Характеристики понад яскраві світлодіоди їх виробництва справді вражають. Якщо попередні елементи могли похвалитися силою світлового потоку лише в 50 Лм з одного кристала, то, наприклад, характеристики світлодіода XHP35 від Cree говорять про 1300-1500 Лм так само від одного чіпа. Але й потужність їх більша – вона становить 13 Вт.

Якщо узагальнити характеристики різних модифікацій та моделей світлодіодів цієї марки, то можна побачити таке:

Сила світлового потоку SMD LED Cree називається біном, який в обов'язковому порядку проставляється на упаковці. Останнім часом з'явилося дуже багато підробок під цю марку, переважно китайського виробництва. При покупці їх складно відрізнити, а ось уже через місяць використання їх світло тьмяніє і вони перестають відрізнятися від інших. За досить високої вартості таке придбання стане неприємним сюрпризом.

Пропонуємо Вам невелике відео на цю тему:

Перевірка світлодіода мультиметром – як її виконати

Найпростішим і найдоступнішим способом є «продзвонювання». На мультиметрах є окреме положення перемикача спеціально для діодів. Переключивши прилад у потрібну позицію, торкаємося щупами до ніжок світлодіода. Якщо на дисплеї з'явилася цифра «1», слід змінити полярність. У цьому положенні зумер мультиметра повинен видавати звуковий сигнал, а світлодіод світиться. Якщо такого не сталося, значить, він вийшов з ладу. Якщо ж світловий діод справний, але при впайці його в схему не працює, цьому може бути дві причини - неправильне його розташування або вихід з ладу резистора (у сучасних SMD-компонентів він вже вбудований, що буде ясно в процесі продзвонювання).

Колірне маркування світлових діодів

Загальноприйнятого світового маркування подібних виробів немає, кожен виробник позначає колір так, як це зручно. У Росії застосовують кольорове маркування світлодіодів, але нею мало хто користується, тому, як список елементів з літерними позначеннями досить значний і запам'ятовувати його навряд чи захочеться комусь. Найбільш поширене буквене позначення, яке багато хто і вважає загальноприйнятим. Але таке маркування найчастіше зустрічається не на потужних елементах, а на світлодіодних стрічках.

Розшифровка коду маркування світлодіодної стрічки

Для того, щоб зрозуміти, як маркується стрічка, слід звернути увагу на таблицю:

Позиція у коді	Призначення	Позначення	Розшифровка позначення
1	Джерело світла	LED	Світлодіод
2	Колір світіння	R	червоний
		G	Зелений
		B	Синій
		RGB	Будь-який
		CW	Білий
3	Спосіб монтажу	SMD	Surface Mounted Device (Пристрій, що монтується на поверхню)
4	Розмір чіпа	3028	3,0 х 2,8 мм
		3528	3,5 х 2,8 мм
		2835	2,8 х 3,5 мм
		5050	5,0 х 5,0 мм
5	Кількість світлодіодів на метр довжини	30
		60
		120
6	Ступінь захисту:	IP	International Protection
7	Від проникнення твердих предметів	0-6	Відповідно до ГОСТ 14254-96 (стандарт МЕК 529-89) «Ступені захисту, що забезпечуються оболонками (код IP)»
8	Від проникнення рідини	0-6

Наприклад візьмемо конкретне маркування LED CW SMD5050/60 IP68. Із неї можна зрозуміти, що перед нами світлодіодна стрічкабілий для поверхневого монтажу. Елементи, встановлені на ній, мають розмір 5х5мм у кількості 60 шт/м. Ступінь захисту дозволяє їй тривалий час працювати під водою.

Що можна зробити зі світлодіодів своїми руками?

Це питання дуже цікаве. І якщо відповідати на нього розгорнуто, то на це знадобиться дуже багато часу. Найчастіше застосування світлових діодів – це підсвічування підвісних та натяжних стель, робочої зони на кухні або навіть клавіатури комп'ютера.

Думка експерта

Інженер-проектувальник ЕС, ЕМ, ЕО (електропостачання, електрообладнання, внутрішнє освітлення) ТОВ "АСП Північний Захід"

Запитати у фахівця

“Для роботи таких елементів потрібний стабілізатор живлення або контролер. Його можна взяти навіть із старої китайської гірлянди. Багато "умільців" пишуть, що досить звичайного понижуючого трансформатора, але це не так. У цьому випадку діоди моргатимуть.”

Стабілізатор струму – яку функцію він виконує

Стабілізатор для світлодіодів – це джерело живлення, яке знижує напругу та вирівнює струм. Іншими словами, створює умови для нормальної роботи елементів. При цьому він захищає від підвищення чи падіння напруги на світлодіодах. Існують стабілізатори, які можуть не тільки регулювати напругу, забезпечуючи плавне згасання світлових елементів, а й керувати режимами кольору або мерехтіння. Вони називаються контролерами. Подібні пристроїможна побачити на гірляндах. Також вони продаються в магазинах електротехніки для комутації з RGB-стрічками. Такі контролери оснащуються пультами дистанційного керування.

Схема такого пристрою не складна, і за бажання найпростіший стабілізатор можна виготовити своїми руками. Для цього знадобляться лише невеликі знання у радіоелектроніці та вміння тримати в руках паяльник.

Денні ходові вогні на автомобіль

Застосування світлових діодів автомобільної промисловості досить поширене. Наприклад, ДХО виготовляються тільки з їх допомогою. Але якщо авто не оснащене ходовими вогнями, їх придбання може вдарити по кишені. Багато автолюбителів обходяться дешевою світлодіодною стрічкою, але це не дуже вдала думка. Особливо якщо сила її світлового потоку невелика. Непоганим виходом може стати придбання стрічки, що самоклеїться, на діодах «Cree».

Цілком можна зробити ДХО і за допомогою тих, що вже вийшли з ладу, помістивши всередину старих корпусів нові, потужні діоди.

Важливо!Денні ходові вогні створені саме для того, щоб авто було помітно вдень, а не вночі. Немає сенсу перевіряти, як вони світитимуть у темний час доби. ДХО мають бути помітні при світлі сонця.

Миготливі світлодіоди – для чого це потрібно?

Непоганим варіантом використання таких елементів стане рекламне табло. Але якщо воно буде статично світитися, це не приверне належної уваги. Основним завданням є складання та спайка щита – для цього потрібні деякі навички, набути які нескладно. Після збирання можна вмонтувати контролер від тієї ж гірлянди. В результаті виходить миготлива реклама, яка явно приверне увагу.

Кольорова музика на світлових діодах - чи складно її зробити

Ця робота вже не для новачків. Для того, щоб зібрати повноцінну музику кольору своїми руками потрібен не тільки точний розрахунок елементів, але і знання радіоелектроніки. Але все ж таки найпростіший її варіант цілком під силу кожному.

У магазинах радіоелектроніки завжди можна знайти датчик звуку, та й у багатьох сучасних вимикачах він є (світло по бавовні). Якщо у Вас є світлодіодна стрічка та стабілізатор, то пустивши з блоку живлення «+» на смугу через подібну хлопушку можна досягти бажаного результату.

Індикатор напруги: що робити, якщо він перегорів

Сучасні індикаторні викрутки складаються якраз із світлового діода та опорів із ізолятором. Найчастіше це ебонітова вставка. При перегоранні елемента всередині його можна замінити на новий. А колір вже вибиратиме сам умілець.

Ще один із варіантів – це виготовлення продзвінка ланцюга. Для цього знадобиться 2 пальчикові батареї, проводи і світловий діод. З'єднавши елементи живлення послідовно, одну їх ніжок елемента припаюємо до плюс батареї. Проводи будуть йти від іншої ніжки та від мінуса батареї. У результаті при замиканні діод засвітиться (якщо полярність не переплутати).

Схеми підключення світлодіодів – як все правильно виконати

Подібні елементи можна підключити двома способами – послідовно та паралельно. При цьому не можна забувати, що світловий діод має бути розташований правильно. В іншому випадку схема не працюватиме. У звичайних елементах з циліндричною формою це можна визначити так: на катоді (-) видно прапорець, він трохи більший за анод (+).

Як розрахувати опір світлодіоду

Розрахунок опору світлового діода дуже важливий. Інакше елемент просто згорить, не витримавши величини струму мережі.

Зробити це можна за формулою:

R = (VS - VL) / I, де

• VS - напруга живлення;
• VL – номінальна напруга для світлодіода;
• I - Струм світлодіода (зазвичай це 0.02 А, що дорівнює 20 мА).

За бажання можливо все. Схема досить проста – використовуємо блок живлення від зламаного мобільного телефонаабо будь-який інший. Головне, щоб у ньому був випрямляч. Важливо не перестаратися із навантаженням (з чисельністю діодів), інакше є ризик спалити блок живлення. Стандартне зарядний пристрійцілком витримає 6-12 елементів. Можна змонтувати кольорове підсвічування для клавіатури комп'ютера, взявши по 2 синіх, білих, червоних, зелених та жовтих елементах. Виходить досить гарно.

Корисна інформація!Напруга, що видає блок живлення, дорівнює 3.7 В. Це означає, що діоди потрібно з'єднати послідовно скомутованими парами паралельно.

Паралельне та послідовне з'єднання: як вони виконуються

За законами фізики та електротехніки при паралельному з'єднанні напруга розподіляється поступово по всіх споживачів, залишаючись постійним кожному з них. При послідовному монтажі потік ділиться і кожному зі споживачів воно стає кратним їх кількості. Якщо взяти 8 світлових діодів, з'єднаних послідовно, вони будуть нормально працювати від 12 В. Якщо ж з підключити паралельно - вони згорять.

Підключення світлових діодів на 12 В як оптимальний варіант

Будь-яка світлодіодна стрічка розрахована на підключення до стабілізатора, що видає 12 або 24 В. На сьогоднішній день на прилавках російських магазинів представлений величезний асортимент виробів різних виробників із цими параметрами. Але все ж таки переважають стрічки та контролери саме 12 В. Ця напруга безпечніша для людини, та й вартість таких приладів нижча. Про самостійне підключення до мережі 12 В говорилося трохи вище, ну а з підключенням до контролера проблем виникнути не повинно – до них додається схема, з якої розбереться навіть школяр.

На закінчення

Популярність, яку набирають світлові діоди, не може не тішити. Адже це змушує прогрес рухатись уперед. І хто знає, можливо, вже найближчим часом з'являться нові світлодіоди, які будуть на порядок вищі за характеристиками, ніж існуючі зараз.

Сподіваємось, наша стаття була корисна шановному читачеві. При виникненні питань на тему просимо ставити їх у обговореннях. Наша команда завжди готова відповісти на них. Пишіть, ділитесь досвідом, адже він може допомогти комусь.

Відео: як правильно підключити світлодіод