Какое напряжение у светодиода: Правильное подключение светодиодов
Правильное подключение светодиодов
Применение светодиодов в автомобиле является сегодня привлекательным, популярным, и достаточно выгодным тюнингом. Они ярко светят и потребляют, при этом, очень мало энергии. Но чтобы светодиоды нормально работали в бортовой сети автомобиля, быстро не перегорали и не мерцали, их необходимо корректно подключать.
Характеристики светодиодов
Для начала следует твердо усвоить, как работает светодиод и какими ключевыми характеристиками обладает. Это упростит понимание нижеизложенного материала и исключит часто допускаемые автолюбителями ошибки.
Стандартный светодиод имеет всего два важных параметра:
1. Падение напряжения (В).
2. Ток питания (мА).
Первая характеристика указывает на то, какое напряжение будет падать на работающем светодиоде. Этот параметр никак не означает, что для его питания необходимо точно столько же вольт.
Стандартный светодиод с падением напряжения 3,2 В вполне можно подключить и к 12 В и даже к 220 В, но не ниже, чем к 3,2 В. Светодиод напряжением не питается, а его параметр 3,2 В означает, что после него напряжение в сети понизится на 3,2 В.
Светится светодиод как раз благодаря тому, что через него протекает ток. И его сила обязательно должна быть в пределах указанного для конкретного изделия значения. Например, все тот же стандартный маломощный светодиод потребляет 20 мА. Это значит, что если ток, который через него проходит, будет значительно большим, то он выйдет из строя.
Следовательно, для нормальной работы светодиода необходимо обеспечить стабильный ток в известных пределах. А вот чтобы его свечение не было мерцающим, необходимо стабилизировать имеющееся в сети напряжение.
Стабилизаторы напряжения
Стабилизаторы напряжения предназначены для поддержки одного и того же напряжения в сети. Они бывают линейные и импульсные.
Импульсные стабилизаторы способны как понижать имеющееся в сети напряжение, так и повышать его до требуемого на выходе значения. Например, в бортовой сети автомобиля напряжение «скачет» от 12 В до 14,5 В. Соответственно, если нам нужно на выходе получать стабильные 13 В, то необходим именно импульсный стабилизатор.
Стабилизаторы и ограничители тока
Стабилизатор стабилизирует проходящий в цепи ток до одного нужного значения, ограничитель, соответственно, ограничивает его. Простейший ограничитель тока, который можно использовать для подключения светодиодов в автомобиле – это резистор. Его номинал рассчитывается индивидуально, исходя из характеристик и количества светодиодов и имеющегося в сети напряжения.
Стабилизатор работает автоматически. Он рассчитан на какое-то определенное значение стабилизации силы тока, которое он поддерживает независимо от скачков напряжения в сети. В отношении светодиодов такие приборы еще называются драйверами.
Порядок подключения светодиодов к бортовой сети автомобиля
Самый простой способ подключить светодиод к сети автомобиля – применение токоограничивающего резистора. Его номинал рассчитывается по приведенному ниже алгоритму с наглядным примером.
Допустим, необходимо подключить светодиод с падением напряжения 3,2 В и током питания 20 мА. Максимальное напряжение в сети автомобиля 14,5 В. Нам нужно получить ток 20 мА из разницы напряжений сети автомобиля и падения на светодиоде, что в примере соответствует 14,5-3,2=11,3 В. Согласно закону Ома необходимое сопротивление равно R=11,3/0,02=565 Ом. Где 0,02 – это ток 20 мА выраженный в амперах.
Для подключения двух или трех светодиодов последовательно падение напряжения на них суммируется и расчет выполняется аналогично.
Более трех светодиодов последовательно в одну цепочку подключить не получится, так как не хватит напряжения бортовой сети.
Для подключения нескольких светодиодов или их групп параллельно необходимо рассчитывать и устанавливать токоограничивающие резисторы на каждую ветку.
Более простой способ – применение стабилизаторов тока или так называемых драйверов. Они подбираются в соответствии с напряжением бортовой сети и требуемой силы тока на выходе. При этом, не стоит использовать драйверы для мощных светодиодов, подключая к ним в параллель несколько веток маломощных светодиодов. Это вскоре приведет к выходу из строя одной из веток, и ток с нее добавится к другим веткам. Последствие – выход из строя остальных светодиодов.
В завершение стоит отметить, что даже при использовании драйвера для светодиодов последние будут постоянно изменять яркость свечения в зависимости от оборотов двигателя и от того, работает он или нет. Чтобы добиться одновременно и долговечной работы светодиодов, и равномерности их свечения, перед драйвером в цепь добавляется стабилизатор напряжения, желательно импульсный.
Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ
Несмотря на то что электрический параметр №1 для светодиода – это номинальный ток, часто для расчётов необходимо знать напряжение на его выводах. Под понятием «напряжение светодиода» понимают разницу потенциалов на p-n-переходе в открытом состоянии. Оно является справочным параметром и вместе с другими характеристиками указывается в паспорте к полупроводниковому прибору. 3, 9 или 12 вольт… Часто в руки попадают экземпляры, о которых ничего не известно. Так как узнать падение напряжения на светодиоде?
Теоретический метод
Прекрасной подсказкой в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода выполнен из прозрачного компаунда, то цвет его остаётся загадкой, разгадать которую поможет мультиметр. Для этого переключатель цифрового тестера переводят в положение «проверка на обрыв» и щупами поочерёдно касаются выводов светодиода. У исправного элемента в прямом смещении будет наблюдаться небольшое свечение кристалла.
Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о работоспособности полупроводникового прибора. Существуют и другие способы тестирования излучающих диодов, о которых подробно написано в данной статье.
Светоизлучающие диоды разных цветов изготавливают из различных полупроводниковых материалов. Именно химический состав полупроводника во многом определяет напряжение питания светодиодов, точнее, падение напряжение на p-n-переходе. В связи с тем, что в производстве кристаллов используют десятки химических соединений, точного напряжения для всех светодиодов одного цвета не существует. Однако есть определённый диапазон значений, которых зачастую достаточно для проведения предварительных расчетов элементов электронной цепи. С одной стороны, размер и внешний вид корпуса не влияют на прямое напряжение светодиода. Но ,с другой стороны. через линзу можно увидеть количество излучающих кристаллов, которые могут быть соединены последовательно. Слой люминофора в SMD светодиодах может скрывать целую цепочку из кристаллов.
Ярким примером является миниатюрные многокристальные светодиоды от компании Cree, падение напряжения на которых зачастую значительно превышает 3 вольта.
В последние годы появились белые SMD светодиоды, в корпусе которых размещено 3 последовательно соединённых кристалла. Их часто можно встретить в китайских светодиодных лампах на 220 вольт. Естественно убедиться в исправности LED-кристаллов в такой лампе при помощи мультиметра не удастся. Стандартная батарейка тестера выдаёт 9 В, а минимальное напряжение срабатывания трёхкристального белого светоизлучающего диода – 9,6 В. Также встречаются двухкристальная модификация с порогом срабатывания от 6 вольт.
Узнать все технические характеристики светодиода можно из интернета. Для этого нужно скачать datasheet на схожую по внешним признакам модель, обязательно такого же цвета свечения, сверить паспортные размеры с действительными и выписать номинальные значения тока и падения напряжения. Следует учитывать, что данная методика весьма приблизительна, так как в одинаковом корпусе могут быть изготовлены светодиоды на 20 мА и на 150 мА с разбросом напряжения до 0,5 вольт.
Практический метод
Самые точные данные о прямом падении напряжения на светодиоде можно получить путём проведения практических измерений. Для этого понадобится регулируемый блок питания (БП) постоянного тока с напряжение от 0 до 12 вольт, вольтметр или мультиметр и резистор на 510 Ом (можно больше). Лабораторная схема для тестирования показана на рисунке. Здесь всё просто: резистор ограничивает ток, а вольтметр отслеживает прямое напряжение светодиода. Плавно увеличивая напряжение от источника питания, наблюдают за ростом показаний на вольтметре. В момент достижения порога срабатывания светодиод начнёт излучать свет. В какой-то момент яркость достигнет номинального значения, а показания вольтметра перестанут резко нарастать. Это означает, что p-n-переход открыт, и дальнейший прирост напряжения с выхода БП будет прикладываться только к резистору.
Текущие показания на экране и будут номинальным прямым напряжением светодиода. Если ещё продолжить наращивать питание схемы, то расти будет только ток через полупроводник, а разность потенциалов на нём изменится не более чем на 0,1-0,2 вольт.
Чрезмерное превышение тока приведёт к перегреву кристалла и электрическому пробою p-n-перехода.
Если рабочее напряжение на светодиоде установилось около 1,9 вольт, но при этом свечение отсутствует, то возможно тестируется инфракрасный диод. Чтобы убедиться в этом, нужно направить поток излучения на включенную фотокамеру телефона. На экране должно появиться белое пятно.
В отсутствии регулируемого блока питания можно воспользоваться «кроной» на 9 В. Также можно задействовать в измерениях сетевой адаптер на 3 или 9 вольт, который выдаёт выпрямленное стабилизированное напряжение, и пересчитать номинал сопротивления резистора.
Прямое напряжение и КВЛ | Все о светодиодах
Прямое напряжение и КВЛ
Сохранить Подписаться
Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.
После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.
Для правильного использования каждого светодиода нам необходимо знать прямое напряжение . Что это за прямое напряжение? Поясним это на фото:
В нашей схеме из трех частей у нас есть батарея (вырабатывающая напряжение) и резистор + светодиод (использующий напряжение). Теперь я расскажу вам очень важный «закон» электроники:
В любой «петле» цепи напряжения должны уравновешиваться: генерируемое количество = используемому количеству
Этот закон «петли напряжения» был открыт человеком по имени Кирхгоф (поэтому он называется законом напряжения Кирхгофа = КВЛ). И мы можем видеть петлю выше, где одна часть сделана из батареи +9В. Другая половина должна
Какое отношение это имеет к Forward Voltage светодиода? Что ж, прямое напряжение — это «отрицательное напряжение», используемое светодиодом, когда он включен.
Что-то вроде «отрицательной батареи»! Итак, давайте немного изменим нашу диаграмму.
Всякий раз, когда светодиод горит, напряжение, которое он использует, составляет где-то между 1,85 В и 2,5 В. Мы скажем 2,2 В в среднем — это хорошее предположение для большинства красных, желтых, оранжевых и светло-зеленых светодиодов. Если мы вычтем это из 9 В, мы получим около 6,8 В. Это напряжение, которое должен «поглощать» резистор.
Быстрая викторина!Допустим, у нас есть та же схема, что и выше, за исключением того, что на этот раз это батарея 5 В и светодиод с прямым напряжением 2,5 В, какое напряжение должен «поглощать» резистор?
Генерируемые напряжения = Используемые напряжения, поэтому 5 В = 2,5 В + ResistorVoltage. Напряжение на резисторе 2,5В.
Допустим, у нас есть та же схема, что и выше, за исключением того, что на этот раз это батарея 5 В и светодиод с прямым напряжением 3,4 В, какое напряжение должен «поглощать» резистор?
Генерируемые напряжения = Используемые напряжения, поэтому 5 В = 3,4 В + ResistorVoltage.
Напряжение на резисторе 1,6В.
Закон Ома
Что интересно в только что изученном нами законе (КВЛ), так это то, что мы нигде не используем сопротивление резистора. Это никогда не появляется в уравнении. Тем не менее, из наших предыдущих экспериментов мы точно знаем, что изменение сопротивления влияет на яркость светодиода. Должно быть что-то еще происходит, давайте продолжим работать над пониманием деталей….
Далее мы добавим еще один важный закон. Это называется Закон Ома — и он описывает, как работают резисторы.
В напряжение на резисторе (вольты) = ток через резистор (амперы)* R сопротивление резистора (омы)
V = I * R
Или два других способа записи для определения тока или сопротивления:
I = V / R
R = V / I
V для напряжения, R для сопротивления и I ly, для тока.
Да, это I немного раздражает, не так ли, ведь в текущем слове нет ни одного I ? К сожалению, 100 лет работают против нас, так что просто потерпите нас в этом.
Быстрый тест!
Если у меня есть резистор 3 Ом (R), через который проходит ток 0,5 Ампер (I). Чему равно напряжение (В) на резисторе?
Мы будем использовать V = I * R форму закона Ома. V = 0,5 А * 3 Ом = 1,5 Вольт.
Теперь у меня есть резистор 1000 Ом (R) и напряжение на нем 6,8 В (В). Какой ток (I) проходит через резистор?
Мы будем использовать I = V / R форму закона Ома. Ток = 6,8 В / 1000 = 6,8 мА.
Закон Ома очень важен, и его стоит немного изучить, чтобы с ним ознакомиться. Мы предлагаем придумать другие значения сопротивлений, токов и напряжений и использовать их для нахождения неизвестного значения. Если вы работаете с другом, проверяйте друг друга и проверяйте свои ответы ! Есть также «калькуляторы» в Интернете, с которыми вы можете проверить себя.
Решение для текущего
Теперь мы объединим оба KVL и Закон Ома с нашей диаграммой. Наш светодиод подключен к резистору 1000 Ом (вы должны убедиться в этом, проверив цветные полосы резистора!), и напряжение на этом резисторе должно быть 6,8В (закон КВЛ), поэтому ток через этот резистор должен быть быть 6,8 В / 1000 Ом = 6,8 мА (закон Ома).
Наша диаграмма становится немного плотной, но мы почти закончили. Ток резистора составляет 6,8 мА, и этот ток также проходит через светодиод, поэтому ток светодиода составляет 6,8 мА. «Большой крик», вы можете сказать. «Какое мне дело до тока светодиода?» Причина, по которой вас это должно волновать, заключается в следующем:
Величина тока (I), проходящего через светодиод, прямо пропорциональна его яркости.
Ага! Наконец, последняя часть головоломки.
Если мы увеличим ток, светодиод будет ярче . Аналогично, , если вы уменьшите ток, светодиод будет тусклее . Выбрав правильный резистор, вы полностью контролируете внешний вид светодиода.
Всякий раз, когда вы используете светодиод, убедитесь, что у вас всегда есть резистор! Резистор ограничивает ток, что предотвратит перегорание светодиода!
Большую часть времени вам понадобится действительно яркий светодиод, поэтому вы будете рассчитывать наименьший резистор, который вы можете использовать и не повредить светодиод. Но учтите, что чем больше ток потребляет светодиод, тем быстрее разрядится батарея. Таким образом, есть веские причины для контроля яркости, если, скажем, у вас маленькая батарея и вы хотите, чтобы свет работал долго.
Поскольку, как мы видели, слишком большой ток приведет к тому, что светодиод перегорит, какой ток лучше всего использовать? Для некоторых очень больших «мощных светодиодов» ток может достигать 1 или 2 ампер, но почти для каждого 3-мм, 5-мм или 10-мм светодиода величина тока, которую вы должны использовать, составляет 20 мА.
Вы можете увидеть это в таблице данных, о которой мы говорили ранее. Видите самый правый столбец? IF — это F или выше Current (I) , и они используют 20 мА.
Для 99% светодиодов, с которыми вы столкнетесь, оптимальный ток составляет 20 миллиампер (0,02 А) , но не бойтесь увеличить его до 30 мА, если вам нужно немного больше яркости.
Информация о светодиодах Пересмотр резисторов
Это руководство было впервые опубликовано 11 февраля 2013 года. обновлено 11 февраля 2013 г.
Эта страница (Forward Voltage и KVL) последний раз обновлялась 11 февраля 2013 г.
Текстовый редактор на базе tinymce.
Что произойдет, если подать слишком большое напряжение на светодиод
Как правило, превышение напряжения опасно. Скачки напряжения могут оказать разрушительное воздействие на электронное оборудование, в том числе и на светодиодные лампочки. Светодиодам часто требуется определенное количество вольт, в зависимости от типа и цвета светодиода.
Большинство экспертов рекомендуют 2-3 вольта для светодиодов. Тем не менее, вы можете посмотреть его, чтобы быть уверенным.
В этой статье объясняется, что произойдет, если подать слишком большое напряжение на светодиод, и как предотвратить такую ситуацию.
Светодиоды постоянного тока (DC) или переменного тока (AC)?Светодиоды представляют собой устройства постоянного тока, пропускающие ток только одной полярности. Светодиоды обычно управляются источниками постоянного напряжения с использованием резисторов, регуляторов напряжения и регуляторов тока для ограничения тока и напряжения, подаваемых на светодиод.
Какое максимальное напряжение для светодиодных ламп? VL= напряжение светодиода (4В или 2В для белых и синих светодиодов). Ток светодиода должен быть меньше оптимально допустимого для светодиода. Максимальный ток для стандартных светодиодов диаметром 5 мм обычно составляет 20 мА. Поэтому 15 мА и 10 мА являются идеальными значениями для большинства цепей.
Для светодиодных фонарей требуется определенное напряжение, например 24 или 12 В. Когда они работают при более высоких напряжениях, они сильно нагреваются. Сильный нагрев повреждает светодиодные фонари или пайку вокруг них. Из-за теплового повреждения светодиоды начинают тускнеть, мерцать или могут полностью погаснуть.
Что произойдет, если подать слишком большое напряжение на светодиод?Проще говоря, слишком большое напряжение убивает светодиод. Как упоминалось ранее, светодиод управляется током, а не устройством, управляемым напряжением. Поэтому, если напряжение отклоняется более чем на 10%, светодиодная лампа перегорает. Впоследствии электронные части внутри светодиодной лампы повреждаются из-за скачка напряжения. Избыточное напряжение преждевременно изнашивает драйверы светодиодов и распределительные панели. Это также увеличивает перерывы в обслуживании светодиодного освещения.
Светодиоды также обладают высокой мощностью. Чем больше вы увеличиваете напряжение, они будут создавать избыточное тепло, что неблагоприятно.
Избыточное тепло заставляет светодиод производить меньше света и сокращает срок его службы. Пониженный свет тесно связан с неработающей светодиодной системой.
Если у вас есть несколько светодиодов последовательно, вам необходимо учитывать все прямые напряжения вместе взятые. Однако, если у вас параллельная цепь, вам необходимо учитывать прямое напряжение суммы светодиодов, которые у вас есть на жало.
Как избежать чрезмерного напряжения на светодиоде Любой светодиод, подвергающийся воздействию электрического перенапряжения (EOS), следует рассматривать как устройство с риском полной неисправности. Высокая энергия создает самопроизвольный отказ в разомкнутой цепи. Всякий раз, когда выбирается новый источник питания постоянного тока, необходимо оценить пульсации тока и допуски на выходе. Также рекомендуется проверить переходные пики во время фазы выключения и включения, а также ток горячего подключения.
Это могут быть бесшумные убийцы светодиодов, которые нарушают целостность компонента без каких-либо заметных признаков.
Крайне важно использовать блоки питания с ограниченным переходным пиком во время фазы включения и выключения, чтобы предотвратить сбой из-за электрического перенапряжения. Источники питания не должны превышать максимальный номинальный ток светодиода.
Самое главное, типичный ток, смешанный с пульсациями и положительным допуском, не должен превышать максимальный номинальный ток светодиода. Соблюдение этих условий гарантирует, что напряжение источника питания не приведет к перенапряжению.
Еще один способ предотвратить повреждение светодиода напряжением — использовать блок питания с защитой от короткого замыкания. Затем оборудуйте плату светодиодов, используя диод параллельно цепочке светодиодов в обратной полярности. Поляризованный разъем — идеальный выбор, если вы подключаете блок питания к плате светодиодов с помощью разъема.
Как определить напряжение моих светодиодных лампЧтобы определить напряжение и ток вашей светодиодной лампы;
- Посмотрите в таблице данных
- Узнайте напряжение светодиода с помощью мультиметра с функцией диода
- Подключите батарею к светодиоду и устройству, называемому потенциометром.
