Calcular la tensió d'alimentació d'un LED és un pas necessari per a qualsevol projecte d'il·luminació elèctrica i, afortunadament, és fàcil de fer. Aquestes mesures són necessàries per calcular la potència dels LED, ja que cal conèixer el seu corrent i tensió. La potència d'un LED es calcula multiplicant el corrent per la tensió. En aquest cas, cal tenir molta cura quan es treballa amb circuits elèctrics, fins i tot quan es mesuren petites quantitats. A l'article, considerarem detalladament la qüestió de com esbrinar la tensió per garantir el correcte funcionament dels elements LED.
operació LED
Els LED existeixen en diferents colors, n'hi ha de dos i tres colors, parpellejant i canviant de color. Per tal que l'usuari pugui programar la seqüència de funcionament del llum, s'utilitzen diverses solucions que depenen directament de la tensió d'alimentació del LED. Per il·luminar el LED, cal una tensió mínima (llindar), mentre que la brillantor serà proporcional al corrent. Tensió activadaEl LED augmenta lleugerament amb el corrent perquè hi ha resistència interna. Quan el corrent és massa elevat, el díode s'escalfa i es crema. Per tant, el corrent es limita a un valor segur.
La resistència es col·loca en sèrie perquè la xarxa del díode necessita una tensió molt més alta. Si la U s'inverteix, no passa corrent, però per a una U alta (per exemple, 20 V) es produeix una espurna interna (avaria) que destrueix el díode.
Com amb tots els díodes, el corrent flueix per l'ànode i surt pel càtode. Als díodes rodons, el càtode té un cable més curt i el cos té una placa lateral del càtode.
Dependència de la tensió del tipus de làmpada
Amb la proliferació de LED d' alta brillantor dissenyats per proporcionar làmpades de recanvi per a il·luminació comercial i interior, hi ha una proliferació igual, si no més, de solucions d'alimentació. Amb centenars de models de desenes de fabricants, es fa difícil entendre totes les permutacions de les tensions d'entrada/sortida del LED i els valors de corrent/potència de sortida, sense oblidar les dimensions mecàniques i moltes altres característiques per a la regulació, el control remot i la protecció del circuit.
Hi ha molts LED diferents al mercat. La seva diferència està determinada per molts factors en la producció de LED. El maquillatge de semiconductors és un factor, però la tecnologia de fabricació i l'encapsulació també tenen un paper important en la determinació del rendiment del LED. Els primers LED eren rodonscom els models C (diàmetre 5 mm) i F (diàmetre 3 mm). Aleshores, es van implementar díodes rectangulars i blocs que combinen diversos LED (xarxes).
La forma hemisfèrica és una mica com una lupa que determina la forma del feix de llum. El color de l'element emissor millora la difusió i el contrast. Les designacions i la forma més habituals de LED:
- A: diàmetre vermell de 3 mm al suport per a CI.
- B: 5 mm de diàmetre vermell utilitzat al tauler frontal.
- C: morat 5 mm.
- D: bicolor groc i verd.
- E: rectangular.
- F: groc 3 mm.
- G: blanc d' alta brillantor de 5 mm.
- H: vermell 3 mm.
- K- ànode: càtode, indicat per una superfície plana a la brida.
- F: cable de connexió d'ànode de 4/100 mm.
- C: Copa reflectant.
- L: una forma corbada que actua com una lupa.
Especificació del dispositiu
A les especificacions del venedor hi ha un resum dels diferents paràmetres del LED i la tensió d'alimentació. Quan escolliu LED per a aplicacions específiques, és important entendre la seva diferència. Hi ha moltes especificacions LED diferents, cadascuna de les quals influirà en l'elecció d'un tipus particular. Les especificacions del LED es basen en el color, la U i el corrent. Els LED solen oferir un color.
El color emès per un LED es defineix en funció de la seva longitud d'ona màxima (lpk), que és la longitud d'ona que té la màxima emissió de llum. Normalment, les variacions del procés donen canvis de longitud d'ona màxims de fins a ±10 nm. Quan escolliu colors a l'especificació del LED, val la pena recordar que l'ull humà és més sensible a les tonalitats o les variacions de color al voltant de la regió groc/taronja de l'espectre, de 560 a 600 nm. Això pot afectar l'elecció del color o la posició dels LED, que està directament relacionada amb els paràmetres elèctrics.
Corrent i tensió del LED
Durant el funcionament, els LED tenen una gota U determinada, que depèn del material utilitzat. La tensió d'alimentació dels LED de la làmpada també depèn del nivell actual. Els LED són dispositius controlats pel corrent i el nivell de llum és una funció del corrent, augmentant-lo augmenta la sortida de llum. Cal assegurar-se que el funcionament del dispositiu sigui tal que el corrent màxim no superi el límit permès, cosa que pot provocar una dissipació excessiva de la calor dins del propi xip, reduint el flux lluminós i escurçant la vida útil. La majoria dels LED requereixen una resistència externa limitadora de corrent.
Alguns LED poden incloure una resistència en sèrie, de manera que cal quina tensió per subministrar els LED. Els LED no permeten una U inversa gran. Mai ha de superar el seu valor màxim indicat, que sol ser força petit. Si hi ha la possibilitat d'una U inversa al LED, és millor incorporar protecció al circuit per evitar danys. Normalment poden ser circuits de díodes simples que proporcionaran una protecció adequada per a qualsevol LED. No cal que siguis un professional per aconseguir-ho.
Font d'alimentació per a LED
Els LED d'il·luminació funcionen amb corrent i el seu flux lluminós és proporcional al corrent que hi circula. El corrent està relacionat amb la tensió d'alimentació dels LED de la làmpada. Diversos díodes connectats en sèrie tenen el mateix corrent que flueix per ells. Si estan connectats en paral·lel, cada LED rep la mateixa U, però hi passa un corrent diferent a causa de l'efecte de dispersió de la característica corrent-tensió. Com a resultat, cada díode emet una sortida de llum diferent.
Per tant, a l'hora de seleccionar elements, cal saber quina tensió tenen els LED. Cadascun requereix aproximadament 3 volts als seus terminals per funcionar. Per exemple, una sèrie de 5 díodes requereix aproximadament 15 volts als terminals. Per tal de subministrar un corrent regulat amb suficient U, el LEC utilitza un mòdul electrònic anomenat controlador.
Hi ha dues solucions:
- Controlador extern instal·lat fora de la lluminària, amb font d'alimentació de seguretat de molt baixa tensió.
- Intern, integrat a la llanterna, és a dir, subunitat amb un mòdul electrònic que regula el corrent.
Aquest controlador es pot alimentar amb 230 V (Classe I o Classe II) o Safety Extra Low U (Classe III), com ara 24 V..
Avantatges de la selecció de voltatge LED
El càlcul correcte de la tensió d'alimentació dels LED de la làmpada té 5 avantatges clau:
- U ultra baix segur, possiblement independentment denombre de LED. Els LED s'han d'instal·lar en sèrie per garantir el mateix nivell de corrent en cadascun d'ells des de la mateixa font. Com a resultat, com més LEDs, més alta serà la tensió als terminals LED. Si es tracta d'un dispositiu de controlador extern, la tensió de seguretat hipersensible hauria de ser molt més alta.
- La integració del controlador dins dels fanals permet una instal·lació completa del sistema amb una tensió extra baixa de seguretat (SELV), independentment del nombre de fonts de llum.
- Instal·lació més fiable a l'estàndard de cablejat per a làmpades LED connectades en paral·lel. Els controladors proporcionen una protecció addicional, especialment contra l'augment de temperatura, que garanteix una vida útil més llarga tot respectant la tensió d'alimentació dels LED per a diferents tipus i corrents. Posada en marxa més segura.
- La integració de l'alimentació LED al controlador evita el mal maneig al camp i millora la seva capacitat de suportar l'endoll en calent. Si l'usuari només connecta la llum LED a un controlador extern que ja està encès, pot provocar que els LED es sobrevoltin quan estiguin connectats i, per tant, els destrueixin.
- Fàcil manteniment. Qualsevol problema tècnic és més fàcilment visible a les làmpades LED amb font de tensió.
Potència i dissipació de calor
Quan la caiguda de la U a través d'una resistència és important, heu de triar la resistència adequada capaç de dissipar la potència requerida. El consum20 mA pot semblar baix, però la potència calculada suggereix el contrari. Així, per exemple, per a una caiguda de tensió de 30 V, la resistència ha de dissipar 1400 ohms. Càlcul de dissipació de potència P=(Ures x Ures) / R, on:
- P - el valor de la potència dissipada per la resistència, que limita el corrent al LED, W;
- U - voltatge a través de la resistència (en volts);
- R - valor de la resistència, ohm.
P=(28 x 28) / 1400=0,56 W.
Una font d'alimentació LED d'1 W no suportaria el sobreescalfament durant molt de temps i 2 W també fallarien massa ràpidament. En aquest cas, s'han de connectar dues resistències de 2700Ω/0,5W (o dues resistències de 690Ω/0,5W en sèrie) en paral·lel per distribuir uniformement la dissipació de calor.
Control de calor
Trobar la potència òptima per al vostre sistema us ajudarà a obtenir més informació sobre el control de calor necessari per al funcionament fiable dels LED, ja que els LED generen calor que pot ser molt perjudicial per al dispositiu. Massa calor farà que els LED produeixin menys llum i també escurçaran la vida útil. Per a un LED d'1 watt, es recomana buscar un dissipador de calor de 3 polzades quadrades per cada watt de LED.
Actualment, la indústria LED està creixent a un ritme força ràpid i és important conèixer la diferència dels LED. Aquesta és una pregunta general, ja que els productes poden variar des de molt barats fins a cars. Cal anar amb compte a l'hora de comprar LED barats, ja que poden funcionar.excel·lent, però, per regla general, no funcionen durant molt de temps i es cremen ràpidament a causa dels paràmetres deficients. En la fabricació de LED, el fabricant indica als passaports les característiques amb valors mitjans. Per aquest motiu, els compradors no sempre coneixen les característiques exactes dels LED pel que fa a la sortida de lúmens, el color i la tensió directa.
Determinació de voltatge directe
Abans de conèixer la tensió d'alimentació del LED, configureu els paràmetres adequats del multímetre: corrent i U. Abans de provar, configureu la resistència al valor més alt per evitar l'esgotament del LED. Això es pot fer simplement: subjectar els cables del multímetre, ajustar la resistència fins que el corrent arribi als 20 mA i fixar la tensió i el corrent. Per mesurar la tensió directa dels LED necessitareu:
- LEDs per provar.
- LED de font U amb paràmetres superiors al LED de tensió constant.
- Multímetre.
- Pinces de cocodril per subjectar el LED dels cables de prova per determinar la tensió d'alimentació dels LED dels accessoris.
- Cables.
- Resistència variable de 500 o 1000 ohms.
El corrent primari del LED blau era de 3,356 V a 19,5 mA. Si s'utilitza una tensió de 3,6 V, el valor de la resistència a utilitzar es calcula amb la fórmula R=(3,6 V-3,356 V) / 0,0195 A)=12,5 ohms. Per mesurar LED d' alta potència, seguiu el mateix procediment i configureu el corrent mantenint ràpidament el valor al multímetre.
Mesuració de la tensió d'alimentació dels LED smd alt> La potència de corrent continu de 350 mA pot ser una mica complicat perquè quan s'escalfen ràpidament, la U cau dràsticament. Això vol dir que el corrent serà més alt per a una U determinada. Si l'usuari no té temps, haurà de refredar el LED a temperatura ambient abans de tornar a mesurar. Podeu utilitzar 500 ohms o 1k ohms. Per aconseguir un ajustament gruixut i fi, o per connectar una resistència variable de rang superior i inferior en sèrie.
Definició alternativa de tensió
El primer pas per calcular el consum d'energia dels LED és determinar la tensió del LED. Si no hi ha un multímetre a mà, podeu estudiar les dades del fabricant i trobar el passaport U del bloc LED. Alternativament, podeu estimar U en funció del color dels LED, per exemple, la tensió d'alimentació d'un LED blanc és de 3,5 V.
Després de mesurar la tensió del LED, es determina el corrent. Es pot mesurar directament amb un multímetre. Les dades del fabricant donen una estimació aproximada del corrent. Després d'això, podeu calcular molt ràpidament i fàcilment el consum d'energia dels LED. Per calcular el consum d'energia d'un LED, simplement multipliqueu la U del LED (en volts) pel corrent del LED (en amperes).
El resultat, mesurat en watts, és la potència que utilitzen els LED. Per exemple, si un LED té una U de 3,6 i un corrent de 20 mil·liamperis, utilitzarà 72 mil·liwatts d'energia. Depenent de la mida i l'escala del projecte, les lectures de voltatge i corrent es poden mesurar en unitats més petites o més grans que el corrent base o els watts. És possible que siguin necessàries conversions d'unitats. Quan feu aquests càlculs, recordeu que 1.000 mil·liwatts equivalen a un watt i 1.000 mil·liamperis són iguals a un ampere.
Prova de LED amb multímetre
Per provar el LED i esbrinar si funciona i quin color triar, s'utilitza un multímetre. Ha de tenir una funció de prova de díode, que s'indica amb el símbol del díode. A continuació, per provar, fixeu els cables de mesura del multímetre a les potes del LED:
- Connecteu el cable negre al càtode (-) i el cable vermell a l'ànode (+), si l'usuari s'equivoca, el LED no s'encén.
- Suministren un petit corrent als sensors i si veieu que el LED brilla lleugerament, aleshores està funcionant.
- Quan comproveu el multímetre, heu de tenir en compte el color del LED. Per exemple, prova del LED groc (ambre): la tensió llindar del LED és de 1636 mV o 1,636 V. Si es prova el LED blanc o el LED blau, la tensió de llindar és superior a 2,5 V o 3 V.
Per provar un díode, l'indicador de la pantalla ha d'estar entre 400 i 800 mV en una direcció i no mostrar-se en sentit contrari. Els LED normals tenen el llindar U tal com es descriu a la taula següent, però per al mateix color poden tenir diferències significatives. El corrent màxim és de 50 mA, però es recomana no superar els 20 mA. A 1-2 mA, els díodes ja brillen bé. LED de llindar U
| Tipus LED | V fins a 2 mA | V fins a 20 mA |
| Infrarojos | 1, 05 | 1.2 |
| Tensió d'alimentació del LED vermell | 1, 8 | 2, 0 |
| groc | 1, 9 | 2, 1 |
| Verd | 1, 8 | 2, 4 |
| Blanc | 2, 7 | 3, 2 |
| Blau | 2, 8 | 3, 5 |
Quan la bateria està completament carregada, el corrent només és de 0,7 mA a 3,8 V. En els darrers anys, els LED han fet progressos importants. Hi ha centenars de models, amb un diàmetre de 3 mm i 5 mm. Hi ha díodes més potents amb un diàmetre de 10 mm o en casos especials, així com díodes per muntar en una placa de circuit imprès de fins a 1 mm de llarg.
Arrencada dels LED des de l'alimentació de CA
Els LED es consideren generalment dispositius de corrent continu, que funcionen amb uns pocs volts de corrent continu. En aplicacions de baixa potència amb pocs LED, aquest és un enfocament perfectament acceptable, com ara els telèfons mòbils alimentats per una bateria de corrent continu, però altres aplicacions, com ara un sistema d'il·luminació de tira lineal que s'estén 100 m al voltant d'un edifici, no poden funcionar amb aquesta disposició.
La unitat de corrent continu pateix pèrdues de distància, la qual cosa requereix una unitat U més alta des del principi ireguladors addicionals que perden energia. La CA facilita l'ús de transformadors per baixar U a 240 V AC o 120 V AC des dels kilovolts utilitzats a les línies elèctriques, cosa que és molt més problemàtica per a DC. L'encesa de qualsevol tipus de LED amb tensió de xarxa (per exemple, 120 V AC) requereix que l'electrònica entre la font d'alimentació i els propis dispositius proporcioni una U constant (per exemple, 12 V DC). La capacitat de conduir diversos LED és important.
Lynk Labs ha desenvolupat una tecnologia que us permet alimentar el LED des de la tensió CA. El nou enfocament és desenvolupar LED de CA que es puguin funcionar directament des d'una font d'alimentació CA. Molts aparells LED autònoms simplement tenen un transformador entre la presa de paret i l'aparell per proporcionar la U constant necessària.
Algunes empreses han desenvolupat bombetes LED que s'enrosquen directament als endolls estàndard, però invariablement també contenen circuits en miniatura que converteixen CA en CC abans d'alimentar-se als LED.
Un LED vermell o taronja estàndard té un llindar U d'1,6 a 2,1 V, per als LED grocs o verds la tensió és de 2,0 a 2,4 V, i per a blau, rosa o blanc, aquesta tensió és d'aproximadament 3,0 a 3,6 V. La taula següent enumera alguns voltatges típics. Els valors entre parèntesis corresponen al normalitzat més propervalors de la sèrie E24.
Les especificacions de tensió d'alimentació per als LED es mostren a la taula següent.
Símbols:
- STD - LED estàndard;
- HL - LED d' alta brillantor;
- FC - baix consum.
Aquestes dades són suficients perquè l'usuari pugui determinar de manera independent els paràmetres del dispositiu necessaris per al projecte d'il·luminació.
