Ток потребления светодиода: Страница не найдена — Remoo.RU

Содержание

Сколько энергии потребляет светодиод?

Применение светодиодов постоянно расширяется. При необходимости замены вышедшего из строя элемента надо подобрать аналог, соответствующий по всем параметрам. Для этого надо прежде всего знать ток светодиода и другие его характеристики. Рассмотрим, как узнать мощность LED-светильников, руководствуясь различными методиками.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 323
Источник: https://svetilnik.info/svetodiody/tok-svetodioda.html

Потребление в зависимости от типа светодиода

Индикаторные

Индикаторные диоды – маломощные устройства с низким потреблением тока. Уже исходя из названия понятно, что они предназначены не для освещения, а для индикации работоспособности.

Ток потребления у изделий этого класса не превышает 20 мА, при напряжении 3В за час потребление электроэнергии при их работе составит лишь 0,06 Вт или чуть больше 0,5кВт за год непрерывного свечения.

Осветительные

В отличие от индикаторных, у моделей предназначенных для освещения площадь p-n перехода, а соответственно площадь светоизлучающей поверхности и яркость, существенно выше. Ток потребления кристалла может составлять 150-300 мА, при напряжении питания 3,3В это от 0,5 до 1Вт.

В мощных диодах на одной матрице может находится несколько элементов. Мощность светодиодных матрицы, используемой в прожекторах может достигать несколько сот ватт.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 881
Источник: https://SvetodiodInfo.ru/voprosy-o-svetodiodax/skolko-potreblyaet-svetodiod.html

Классификация светодиодов по их области применения

Изначально светодиоды применялись в качестве индикаторов

Элементы led-освещения различаются по области их применения. Основные типы светодиодов: индикаторные и осветительные. Устройства не одинаковы, каждые имеют свои отличительные особенности и технические параметры.

Индикаторные светодиоды

Первый LED-светильник появился в середине прошлого века. Прибор имел тусклое красноватое свечение, небольшую энергетическую эффективность. Несмотря на недостатки, разработки в данном направлении были продолжены. Спустя 20 лет появились варианты с желтым и зеленым оттенком. К началу 90-х сила светового потока достигла 1 Люмена. К началу 2000-х значение достигло уровня 100 Люменов.

В 1993 году японские инженеры представили светодиод синего цвета. Свет устройства стал значительно ярче предшественников. С этого момента на рынке стали появляться устройства с разным свечением – сочетание синего, зеленого, желтого и красного позволяют создавать любой цвет и оттенок.

В настоящее время разработки продолжаются. Появляются новые виды светодиодов. При этом сохраняется низковольтное потребление при увеличении силы светового потока.

Осветительные светодиоды

Первые модели с низкой светимостью (DIP) были пригодны для индикаторной работы (например, в темноте виден выключатель – горит небольшой красный светодиод). Современные устройства позволяют освещать значительные площади – бытовые и промышленные помещения. Мощность светодиода выросла – LED-прибор для фонарика с показателем 3Вт аналогичен лампе накаливания на 25-30Вт. Потребление электроэнергии меньше примерно в 10 раз.

Такие светодиоды получили название осветительные благодаря основной области применения. Используются в лентах, фарах, лампах, других изделиях. Изготавливаются в отдельных корпусах, которые допускают поверхностный монтаж.

Основное отличие – выдают только белый свет холодного или теплого оттенков. Классификация:

  • SMD – популярны модели с рассеивающим элементом на 100-130°; подложка для лампы из меди или алюминия, не нагреваются;
  • СОВ – более мощные, сверхъяркие, состоят из множества небольших кристаллов, угол рассеивания значительный;
  • Filament – обладают самым низким КПД (в сравнении с SMD), часто используются как декоративные элементы, изготавливаются различных размеров и форм.

Исходя из назначения и параметров помещения, выбирают оптимальный вариант. Характеристики осветительных устройств указаны на упаковке и в технической документации.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 2473
Источник: https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/svetodiody-harakteristiki/

Напряжение питания устройств на светодиодах

Независимо от яркости и мощности модуля, все они собираются из светодиодных матриц, которые рассчитаны на питание 3,3В. Для мощных модулей используют различные комбинации соединения с питанием от 12В до 24В. Это необходимая мера для уменьшения нагрузки по току.

Рассмотрим следующую ситуацию:

Необходим источник света мощностью 50Вт. Для его создания потребуется пятьдесят одноваттных модулей. Если все их подключить параллельно, напряжение питания составит лишь 3,3 В, но сила тока в цепи будет достигать 50 х 0,3А = 15 Ампер. Это очень-очень много.

Все электроприборы в квартире при одновременном включении редко требуют больше 10-15 Ампер. Большая сила тока приводит к значительному тепловыделению через проводники, и что бы запитать такой агрегат понадобился бы силовой многожильный медный кабель толщиной в палец.

Для снижения тока в цепи светодиодные модули соединяют последовательно. В классической схеме подключения, рассмотренное выше устройство будет состоять из восьми каскадов, состоящих из шести последовательно включённых светодиодов с напряжением питания 24В. Тогда мощность нагрузки составит лишь 8 х 0,3А = 2,4 А. А это уже ненамного больше мощности обыкновенной зарядки для мобильного телефона.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 1251
Источник: https://SvetodiodInfo.ru/voprosy-o-svetodiodax/skolko-potreblyaet-svetodiod.html

Как определить параметры светодиода по внешнему виду

Определить рабочие параметры или тип по внешнему виду очень непросто. Редко встречаются люди, способные узнать тот или иной вид светодиода по внешним признакам. Обычно, они по роду деятельности постоянно имеют с ними дело и начинают узнавать элементы с первого взгляда.

Возможность определить тип визуально значительно ограничена.  Можно попробовать проверить тип элемента по фотографиям в интернете. Составить поисковый запрос с указанием признаков неизвестного светодиода не сложно, после чего попытаться идентифицировать его, сличая с подобными устройствами на картинках. Проще всего определиться с типом устройств, если иметь дело со светодиодными лампами.

Важно! Тип диода определяется достаточно легко — по форме корпуса, размеру и цвету линзы, прочим характерным признакам. Более подробные характеристики можно получить только методом измерений с помощью мультиметра или подобных приспособлений.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 952
Источник: https://svetilnik.info/svetodiody/tok-svetodioda.html

Немного подробнее об используемый деталях

Транзистор VT1 -FMMT617, n-р-n транзистор с гарантированным напряжением насыщения коллектор-эмиттер не более 100 мВ при токе коллектора 1 А. Способен выдерживать импульсный ток коллектора до 12 А (постоянный 3 А), напряжение коллектор-эмиттер 18 В, коэффициент передачи тока 150…240. Динамические характеристики транзистора: время включения/ выключения 120/160 нс, f =120 МГц, выходная емкость 30 пф.

FMMT617 является лучшим коммутационным устройством, которое можно использовать совместно с ZXSC300. Он позволяет получить высокий КПД преобразования при входном напряжении меньше одного вольта.

Накопительный дроссель L1.

В качестве накопительного дросселя можно использовать как промышленные SMD Power Inductor, так и самодельные. Дроссель L1 должен выдерживать максимальный ток силового ключа VT1 без насыщения магнитопровода. Активное сопротивление обмотки дросселя не должно превышать 0,1 Ом иначе КПД преобразователя заметно снизиться. В качестве сердечника для самостоятельной намотки хорошо подходят кольцевые магнитопроводы (К10x4x5) от дросселей фильтров питания использующиеся в старых компьютерных материнских платах. На сегодняшний день б/у компьютерное «железо» можно приобрести по бросовым ценам на любом радиорынке. А «железо» — это неисчерпаемый источник разнообразный деталей для радиолюбителей. При самостоятельной намотки для контроля понадобится измеритель индуктивности.

Токоизмерительный резистор R1. Низкоомный резистор R1 47мОм получен параллельным соединением двух SMD резисторов типоразмера1206 по 0,1 Ом.

Светодиод VD1.

Светодиод VD1 белого свечения с номинальным рабочим током 150 мА. В авторской конструкции используется два четырехкристальных светодиода соединенные параллельно. Номинальный ток одного из них составляет 100 мА, другого 60 мА. Рабочий ток светодиода определен путем пропускания через него, стабилизированного постоянного тока и контроля температуры катодного (минусового) вывода, который является радиатором и отводит тепло от кристалла.

При номинальном рабочем токе температура теплоотводящего вывода не должна превышать 40 — 45 градусов. Вместо одного светодиода VD1 также можно использовать восемь параллельно соединенных стандартный 5 мм светодиодов с током 20 мА.

Внешний вид устройства

Рис. 4a.

 

Рис. 4b.

Печатная плата показана на Рис. 5

Рис. 5 (размер 14 на 17 мм).

При разработке плат для подобных устройств необходимо стремиться к минимальным значениям емкости и индуктивности проводника соединяющий К VT1 с накопительным дросселем и светодиодом, а также к минимальным индуктивности и активному сопротивлению входных и выходных цепей и общего провода. Сопротивление контактов и проводов через которые поступает напряжение питания должно быть тоже минимально.

На следующих схемах Рис. 6 и Рис. 7 показан способ питания мощных светодиодов типа Luxeon с номинальным рабочим током 350 мА

Рис. 6 Способ питания мощных светодиодов типа Luxeon

Рис. 7 Способ питания мощных светодиодов типа Luxeon — ZXSC300 запитана от выходного напряжения.

В отличие от рассмотренной ранее схемы здесь питание светодиода происходит не импульсным, а постоянным током. Это позволяет легко контролировать рабочий ток светодиода и КПД всего устройства. Особенность преобразователя на Рис. 7 заключается в том, что ZXSC300 запитана от выходного напряжения. Это позволяет ZXSC300 работать (после запуска) при снижении входного напряжения вплоть до 0,5 В. Диод VD1 — Шотки рассчитанный на ток 2А. Конденсаторы С1 и С3 — керамические SMD, С2 и С3 — танталовые SMD.

Печатные платы показаны на Рис. 8 Рис. 9 (размер 25 на 25 мм).

На Рис. 10 показана схема питания 5-6 светодиодов включённых последовательно с рабочим током 20мА.

Рис. 10 Схема питания 5-6 светодиодов включённых последовательно с рабочим током 20мА.

В таблице 1 приведены рекомендации по выбору элементов схемы.

Входное напряжение питание, В. Рабочий ток светодиодов, мА Количество светодиодов последовательно соединенных. Сопротивление токоизмерительного резистора, мОм. Индуктивность накопительного дросселя, мкГн.
1,5 20 1 270 68
1,5 30 1 180 68
1,5 50 1 100 68
1,5 20 2 150 100
1,5 30 2 100 100
1,5 50 2 39 100
3,5 20 3 220 68
3,5 20 4 150 68
3,5 20 6 77 68
3,5 30 6 47 68
5 20 4 270 68
5 30 6 100 68

На сегодняшний день стали доступны в использовании мощные 3 – 5 Вт светодиоды различных производителей (как именитых так и не очень).

И в этом случаи применение ZXSC300 позволяет легко решить задачу эффективного питание светодиодов с рабочим током 1 А и более.

В качестве силового ключа в данной схеме удобно использовать подходящий по мощности n-канальный (работающий от 3 В) Power MOSFET, можно также использовать сборку серии FETKY MOSFET (с диодом Шотки в одном корпусе SO-8).

С помощью ZXSC300 и нескольких светодиодов можно легко вдохнуть вторую жизнь в старый фонарь. Модернизации был подвергнут аккумуляторный фонарь ФАР-3.

Рис.11 внешний вид модернизированного фонаря ФАР-3.

Светодиоды использовались 4-х кристальные с номинальным током 100 мА — 6 шт. Соединены последовательно по 3. Для управления световым потоком применены два преобразователя на ZXSC300, имеющих независимое вкл/выкл. Каждый преобразователь работает на свою тройку светодиод.

Рис.12 внешний вид преобразователей и платы со светодиодами.

Платы преобразователей выполнены на двухстороннем стеклотекстолите, вторая сторона соединена с минусом питания.

Рис.13 — принципиальные схемы преобразователей для питания трех светодиодов с номинальным током 100 мА.

Рис.14 — принципиальные схемы преобразователей для питания трех светодиодов с номинальным током 100 мА.

В фонаре ФАР-3 в качестве элементов питания используются три герметичных аккумулятора НКГК-11Д (KCSL 11). Номинальное напряжение этой батареи 3,6 В. Конечное напряжение разряженной батареи составляет 3 В (1 В на элемент). Дальнейший разряд нежелателен т. к. это приводит к сокращению срока службы батареи. А дальнейший разряд возможен — преобразователи на ZXSC300 работают, как мы помним, вплоть до 0,9 В.

Поэтому для контроля напряжения на батарее было спроектировано устройство, схема которого показана на Рис. 15.

Рис.15 — принципиальная схема устройства контроля напряжения на батареи 3 НКГК-11Д.

В данном устройстве используется недорогая доступная элементная база. DA1 — LM393 всем известный сдвоенный компаратор. Опорное напряжения 2,5 В получаем с помощью TL431 (аналог КР142ЕН19). Напряжение срабатывания компаратора DA1.1 около 3 В задаётся делителем R2 -R3 (для точного срабатывания возможно потребуется подбор этих элементов). Когда напряжение на батареи GB1 снижается до 3 В загорается красный светодиод HL1, если напряжение больше 3 В то HL1 гаснет и загорается зеленый светодиод HL2. Резистор R4 определяет гистерезис компаратора.

Печатная плата устройства контроля показана на Рис. 16 (размер 34 на 20 мм).

Вы можете приобрести следующие компоненты (доставка почтой)

Элементы Количество Цена, $ Цена, грн
1 Микросхема ZXSC 300 + транзистор FMMT 617 1 пара 1.5 $ 7 грн.
2 Резистор 0,1 Ом SMD типоразмер 0805 15 шт 1 $ 5 грн.
3 Печатная плата Рис. 8 3 шт. 1 $ 5 грн.

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 9138
Источник: https://www.qrz.ru/schemes/contribute/constr/led2/

Напряжение питания бытовых устройств на диодах

Светодиодные фонарики

Диодные фонари существенно различаются по яркости и мощности. Поэтому точно сказать сколько вольт в светодиодной лампочке сложно.

В обыкновенном бытовом фонарике установлен яркий диод на 3,3 В. Благодаря использованию специальных схем повышающих напряжение они комфортно работают от одной пальчиковой батарейки на 1,2В либо аккумулятора на 1,8В.

В тему: как выбрать светодиодный фонарик?

На сколько вольт светодиоды в фонариках высокой яркости? Сигнальные фонари особого назначения оснащаются специальными диодными матрицами с напряжением питания 3,3В – 4,7В и током до 2000мА.

Для их питания используются мощные литиевые аккумуляторы на 3,7В.

Светодиодные ленты

Напряжение питание ленты и ее мощность зависят от типа используемых светодиодов.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 804
Источник: https://SvetodiodInfo.ru/voprosy-o-svetodiodax/skolko-potreblyaet-svetodiod.html

Проверка светодиода с помощью мультиметра

Проверка светодиодов мультиметром

Мультиметр – это специальный тестер для электротехнических изделий, объединяющий функции разных устройств. На внешней панели расположен переключатель и несколько положений, одно из них – для проверки светодиодов. Порядок действий:

  1. Включить прибор, установить нужный режим.
  2. Специальными щупами коснуться «ножек» светодиода (отходящих проводов).
  3. Если на экране появилась цифра 1 – сменить полярность, повторить касание щупами.
  4. Если появился звук и диод начал светиться – все исправно, если нет – светодиод нерабочий.

Когда заведомо известно, что LED-светильник исправен, но мультиметр показывает другое, нужно проверить правильность сборки схемы: положение тестера, соединение контактов. Если и в данном случае мультиметр показывает неисправность, из строя вышел резистор.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 849
Источник: https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/svetodiody-harakteristiki/

Цветовая маркировка световых диодов

С одной стороны, цветовая маркировка позволяет определить вид и характеристики светодиода, с другой – единых обозначений не существует. Каждый производитель использует свои значения. В России есть цветовая маркировка, но ее редко используют – список элементов из цифр и букв слишком большой, запомнить достаточно сложно, расшифровка неудобна для обычного покупателя.

Более простое буквенное обозначение принимают за общепринятое (неофициально). Используют в основном для светодиодных лент. Кроме общих характеристик указывают степень защиты элемента от проникновения мусора и влаги – IP и цифры от 0 до 6.

Чтобы выбрать хороший вариант для замены устаревших лампочек, необходимо выяснить, какие бывают светодиоды, и установить параметры подключаемой электрической сети: соответствие напряжения, силы тока, сопротивления.

Ориентироваться на стоимость нельзя – марки дешевых светодиодов часто имеют завышенные параметры, используют неустойчивые материалы.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 990
Источник: https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/svetodiody-harakteristiki/

Кол-во блоков: 10 | Общее кол-во символов: 18376
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:
  1. https://SvetodiodInfo.ru/voprosy-o-svetodiodax/skolko-potreblyaet-svetodiod.html: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 2936 (16%)
  2. https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/svetodiody-harakteristiki/: использовано 4 блоков из 6, кол-во символов 5027 (27%)
  3. https://www.qrz.ru/schemes/contribute/constr/led2/: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 9138 (50%)
  4. https://svetilnik.info/svetodiody/tok-svetodioda.html: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 1275 (7%)

Сколько электроэнергии потребляет 1 метр светодиодной ленты | Статьи

Для питания светодиодных лент необходимо напряжение 12 либо 24 В. Преобразование сетевого напряжения 220 В осуществляется с помощью импульсного блока питания, от которого и запитывается LED-лента. Поэтому перед потребителями встает вопрос: «Сколько потребляет светодиодная лента длиной 1 метр?». Ведь основным параметром выбора блока питания является мощность, которую он отдает светодиодной нагрузке.

Пример расчета энергопотребления

В лентах, поставляемых компанией «Релед», использованы светодиоды нескольких типов.

  • На 1 метре может располагаться разное количество маломощных SMD 3528. 60 штук таких светодиодов на метре потребляют 4,8 Вт, 120 штук – 9,6 Вт, 240 штук – 19,2 Вт (это табличные значения).
  • Мощные, яркие SMD 5050 потребляют больше энергии: 30 штук на метре – 7,2 Вт, 60 штук – 15 Вт, 120 штук – 25 Вт.

Если известно, сколько потребляет 1 метр светодиодной ленты, нетрудно выяснить энергопотребление ленты длиной 10 м, размещенной по периметру комнаты. Если это 30 штук SMD 5050, то потребуется мощность 10 м * 7,2 Вт = 72 Вт (аналогично, если 60 штук, то 10 м * 15 Вт = 150 Вт).

Но 72 Вт – это еще не окончательный показатель. Подбирая блок питания, следует добавить определенный запас по мощности, чтобы не допустить перегруза. Поэтому к рассчитанному показателю 72 Вт следует добавить примерно 30%. 72 Вт + 72 Вт * 0,3 = 72 Вт + 21,6 Вт = 93,6 Вт.  Соответственно, для питания 10 метров ленты необходим блок на 100 Вт.

Зная, сколько потребляет светодиодная лента 1 метр, можно рассчитать и энергопотребление за все время ее работы в течение дня. Если вечером наша лента длиной 10 м освещает комнату по периметру около 3 часов, то потребит за это время 93,6 Вт * 3 часа = 280,8 Вт – то есть, всего 0,28 кВт. Нельзя не согласиться с тем, что яркий светодиодный свет позволяет существенно оптимизировать затраты на оплату электроэнергии. 

Вопросы подключения мощных светодиодов / Теория, измерения и расчеты / Сообщество EasyElectronics.ru

Предисловие.

Когда-то давно я писал статью про подключение мощных светодиодов для одного сайта, который так и умер, не родившись — статья осталась лежать в столе. Несколько позже я писал длинный пост на Радиокоте, посвященный этой же теме. А недавно в обсуждении статьи про мой дачный фонарь прозвучала просьба пояснить, для чего все эти пляски с импульсными драйверами и отчего бы не использовать резистор. В ответ я обещал посвятить этому статью. Сим я выполняю это обещание, а заодно и утилизирую накопившийся в столе материал, скомбинировав и переработав его. Dixi.

Идемте верным путем, товарищи!

В наши дни каждый прогрессивный человек знает, что светодиоды — будущее освещения. У них огромный по современным меркам световой КПД, малые габариты, малое рабочее напряжение… Одним словом, идеальный источник света. Единственное, что смущает, это их цены. Однако, уже довольно давно в продаже есть одноваттные светодиоды, которые, на мой взгляд, являют собой оптимальное соотношение цена/характеристики, что позволяет с уверенностью говорить о целесообразности их применения для освещения уже сегодня.

Помимо же осознания важности светодиодов для народного хозяйства, прогрессивного человека сегодняшнего дня также отличает осознание того факта, что светодиод — прибор токовый. А это означает, что перед тем, как наслаждаться осознанием своей прогрессивности, созерцая свет сих приборов будущего, мы неизбежно должны построить стабилизатор тока. Однако перед тем, как заняться этим достойным делом, я хотел бы сделать небольшое отступление, предназначенное для заблудших,
доныне не познавших светодиодное дао, и упорно пытающихся подключать оные кристаллы к разнообразным источникам напряжения.

Почему не батарейка?

В принципе, теоретически, если мы определили напряжение на конкретном светодиоде при нужном токе, и потом поддерживаем его с высокой точностью, все вроде должно быть хорошо, и вроде как светодиод при таких условиях должен нормально работать от источника напряжения. Отлично. А теперь давайте подогреем сей кристалл градусов этак на пятнадцать (а если кристалл мощный, так он и сам нагреется, без нашей помощи). Или охладим. Или просто подождем, пока он постареет. Все эти факторы оказывают влияние на рабочее напряжение. Что будет? Если мы его нагреем, то рабочее напряжение диода упадет (ибо упадет сопротивление, полупроводник все же). Однако источник будет стараться держать напряжение на диоде стабильным, поднимая ток по экспоненциальной ВАХ диода. Очевидно, что в этом случае кристалл будет еще сильнее разогреваться от проходящего тока, его сопротивление будет еще больше падать, ток будет расти еще больше, и светодиод сгорит.

Потому светодиод прежде всего требует поддержания стабильного рабочего тока.

Выбираем источник тока.

Первое, что приходит в голову — включить последовательно со светодиодом резистор. Однако давайте посмотрим, чем нам это грозит.

Да, совсем забыл сказать — если мы хотим подключить несколько светодиодов к одному источнику, разумно включать их последовательно, ибо, как уже говорилось, светодиод — токовый прибор. Поэтому, включая несколько одинаковых светодиодов, мы должны включать их так, чтобы обеспечить одинаковость тока. А это возможно именно при последовательном подключении (при условии, что максимальное напряжение, которое может выдать наш источник, больше суммы падений на диодах). В противном случае нам придется делать отдельный стабилизатор тока для каждого светодиода, поскольку, если запараллелить их напрямую, то из-за разности рабочих сопротивлений токи неизбежно будут отличаться, что в перспективе также может привести к перегреву и выходу из строя сначала одного, а потом и всех диодов по очереди, поскольку с выгоранием очередного диода ток через оставшиеся будет расти, провоцируя еще более скорый выход последующих из строя.

Так вот, давайте посчитаем. Светодиод у нас потребляет ток I при среднем напряжении на нем Uпр. Тогда резистор должен принимать на себя оставшиеся Uпит.-Uпр. вольт (где Uпит. — напряжение питания). Соответственно, сопротивление резистора можно сосчитать по закону Ома:

R=(Uпит. — Uпр.)/I

При этом мощность, на нем рассеиваемая, будет равна

P=I2R

Вроде бы ничего страшного, более того, для маломощных светодиодов такой подход можно считать правильным, поскольку при напряжениях питания, существенно превосходящих среднее прямое падение на диоде и малых токах (20 — 50мА) номинал резистора получается достаточно большим для того, чтобы пристойно стабилизировать ток через диод. Происходит это следующим образом: при нагреве диода ток, как уже было выяснено, пытается вырасти, а вместе с ним растет и напряжение, которое падает на резисторе; т.о., напряжение на диоде опускается до нового, соответствующего новым условям.

Однако давайте попробуем посчитать потери на резисторе исходя из того, что мы собираемся подключать не какой-нибудь 5мм светодиод, а хороший такой одноваттный Luxeon. Обычный рабочий ток одноваттного светодиода — 350мА, среднее падение на нем примем равным 3.5В. Тогда при 12В источнике питания мощность, рассеиваемая на резисторе, составит 3 Ватта! При том, что сам светодиод у нас потребляет один Ватт! Таким образом, почти полностью теряется преимущество светодиода в КПД. Кроме того, это решение страдает еще рядом недостатков. Во-первых, невозможно заранее точно расчитать сопротивление резистора. Говоря про падение напряжения, я не случайно сказал что беру «среднее», ибо, как уже было не раз сказано, нормируется только рабочий ток, а напряжение на каждом отдельном светодиоде свое. При этом во время работы оно может изменяться в довольно широких пределах, в частности, из-за нагрева светодиода, изменения погоды на Марсе и ряду других причин. Однако, оно явно входит в формулу расчета резистора. Поэтому заранее точно рассчитать сопротивление невозможно. Во вторых, при подключении светодиода через резистор ток будет зависить от напряжения на входе. И нам потребуется стабилизировать еще и напряжение, при этом мы будем еще сильнее проигрывать в КПД. И, наконец, в-третьих, очевидно, что, чем мощнее диод, тем меньший номинал резистора для него потребуется. Но из вышесказанного также очевидно, что стабилизирующая способность резистора напрямую зависит от его номинала, причем прямо пропорционально. Одним словом, очевидно, что питать мощные диоды через резистор крайне нежелательно.

Как же быть?

Посмотрим теперь, как можно исправить перечисленные недостатки. Мощность, выделяющуюся на резисторе, можно сократить, уменьшая падение напряжения на нем. Этого можно добиться, подбирая количество включенных последовательно с ним светодиодов таким образом, чтобы максимально приблизить суммарное падение напряжения на них к напряжению источника питания. Тем не менее, ясно, что это пройдет только с маломощными диодами, которые не слишком чувствительны к стабильности тока. А вот от остальных недостатков без изменения схемотехники уйти невозможно.

Идя по пути совершенствования можно использовать микросхему вроде LM317 для стабилизации тока — это позволит не задумываться о значениях прямого напряжения на светодиодах и улучшить стабильность тока по сравнению с резистором, но даже в таком виде стабилизатор будет рассеивать слишком много тепла, так как в лучшем случае на LM317 будет падать где-то 3В. При этом тепловыделение составит как минимум около ватта, что тоже много, учитывая что светодиод, который мы собираемся использовать, тоже потребляет около ватта. То есть, используя линейный стабилизатор, мы теряем возможность подключить еще как минимум один светодиод.

Что же делать?

А есть ли иное решение, свободное и от повышенного тепловыделения? Оказывается, есть! Во всех предыдущих вариантах мы стабилизировали ток, сбрасывая излишек энергии в виде тепла на регулирующем элементе. Между тем существует другой подход к стабилизации: сначала мы берем нужную нам порцию энергии от источника, а потом передаем ее потребителю уже при другом напряжении и токе, сохраняется только количество энергии. При таком подходе КПД часто переваливает за 90%. Этот принцип реализуется в так называемых импульсных стабилизаторах, которыми и являются большинство драйверов мощных светодиодов. По сути это источники напряжения с обратной связью по току — т.е., они сами подстраивают выходное напряжение так, чтобы ток во внешней цепи был постоянен.

Собственно, импульсные драйверы и являются наилучшим выбором. Возможно я напишу о них в одной из следующих статей.

Напряжение светодиода. Как узнать напряжение светодиода?

Напряжение светодиода. Как узнать напряжение светодиода?

Ток светодиода. Как делают светодиоды

Светодиоды – это кристаллы, выращенные или наращенные из химических элементов на основе полупроводников. Они помещаются в специальный для каждого вида светодиодов корпус. Технологии изготовления светодиодов разнятся в зависимости от вида светодиода. Изготавливают светодиоды с добавлением различных химических элементов. Среди них полупроводники и не полупроводниковые металлы и их соединения. А также легирующие, то есть придающие составу определенные характеристики, примеси.

Изготовление светодиодов

Процесс изготовления светодиодов выглядит, примерно, следующим образом:

Пластины, служащие в качестве подложки будущих кристаллов светодиодов, помещают в специальную герметичную камеру. Такие пластины изготавливают из удобных для наращивания светодиодов материалов. Например, из искусственного сапфира, у которого подходящая для этого кристаллическая решетка. Прежде всего камеру заполняют смесью газообразных химических веществ на основе полупроводников и легирующих добавок. Затем внутренность такой камеры начинают нагревать. В процессе этого нагрева химические элементы, находящиеся до этого в газообразном состоянии, осаждаются на пластинах.

Процесс длится несколько часов. В итоге на подложке наращивается несколько десятков слоев общей толщиной лишь несколько микрон. Отличие в толщине пластины до и после наращивания не различимо на глаз.

Затем с помощью трафарета на пластину напыляются золотые контакты. После чего ее разрезают на мельчайшие части. Каждая такая часть – это отдельный кристалл светодиода со своими контактами. Размеры ее очень малы. По крайней мере, разглядеть ее в деталях можно лишь под микроскопом.

На следующем этапе готовые кристаллы вставляют в корпус. После того, по необходимости покрывают слоем люминофора. Тип корпуса и количество кристаллов зависят от того, где и как данный светодиод будет использоваться.

Все светодиоды отличаются друг от друга как отпечатки пальцев. То есть нет двух идентичных по своим характеристикам светодиодов. Потому на следующем этапе и происходит сортировка светодиодов по двум-трем сотням параметров. Чтобы отобрать наиболее близкие друг другу по мощности, цветовой температуре и другим характеристикам светодиоды.

В конце концов светодиоды проверяют на работоспособность на испытательных стендах. И лишь затем из них изготавливают светодиодные лампы, ленты или используют в других сферах применения.

Стандартное напряжение светодиода. Как определить параметры светодиода по внешнему виду?

Самый легкий путь – это узнать характеристики светодиода по его внешнему виду. Для этого достаточно набрать в строке поисковой системы такую фразу: «купить светодиод». Далее из предоставленного списка следует выбрать наиболее крупный интернет магазин и найти соответствующий раздел каталога. После чего внимательно просмотреть все имеющиеся позиции и если вам улыбнется удача, то вы найдете то, что ищете. Как правило, в серьёзных интернет-магазинах, где продаются радиоэлектронные элементы, на каждую позицию имеется соответствующая документация, даташит или приводятся основные характеристики. Сопоставив по внешнему виду имеющийся светодиод с тем, что в каталоге, можно таким образом узнать его характеристики.

Следующим подходом пользуются более опытные электронщики. Однако в нем нет ничего сложного. Преимущественное большинство светодиодов разделяется на индикаторные и общего назначения. Индикаторные, как правило, менее ярко светят, чем остальные. Это и понятно, ведь для индикации очень яркий свет не нужен. Индикаторные светодиоды применяются для сигнализации работы различных электронных устройств. Например, при включении в розетку, они показывают, что устройство находится под напряжением. Они встречаются в чайниках, ноутбуках, выключателях, зарядных устройствах, компьютерах и т.п. Электрические параметры их вне зависимости от внешнего вида следующие: ток – 20 мА = 0,02 А; напряжение в среднем 2 В (от 1,8 В до 2,3 В).

Светодиоды общего назначения светят ярче предыдущих, поэтому могут использоваться в качестве осветительных приборов. Однако для индикации тоже пойдут, если снизить ток. Как ни странно, но преобладающее большинство и таких светодиодов имеют значение номинального тока потребления тоже 20 мА. А вот напряжение их может находиться в пределах от 1,8 до 3,6 В. В этом классе находятся и сверхяркие светодиоды. При том же токе напряжение у них, как правило выше – 3,0…3,6 В.

В целом светодиоды подобного типа имеют стандартный размерный ряд, основным параметром которого есть диаметр круга линзы или ширина и толщина стороны, если линза прямоугольной формы.

Диаметр линзы, мм: 3; 4,8; 5; 8 и 10.

Стороны прямоугольника, мм: 3×2; 5×2.

Расчет резистора для светодиода. Лада 2107 Плакса

Вот тут я обещал рассказать о том, как можно рассчитать номинал резистора для того, чтобы бортовая сеть вашего автомобиля не сожгла светодиоды, которые вы к ней подключите.

Падение напряжения — напряжение U (измеряется в вольтах, V ) — которое потребляет светодиод (да-да, совершенно нагло съедает его!).
Оно же — напряжение питания . Не путать с напряжением источника питания.
Рабочий ток — ток I (измеряется в амперах, А . мы будем измерять в миллиамперах — 1 мА = 0.001 А ).
Сопротивление — R измеряется в омах — Ом . Именно в этих единицах измеряются резисторы (сопротивления).
Напряжение источника питания — в нашем случае напряжение бортовой сети автомобиля и равно примерно 12V при заглушенном двигателе и 14V при заведённом (при условии исправной работы генератора).

С терминологией вроде всё. Перейдём к теории.
Вот примерное падение напряжения для каждого из основных цветов светодиодов.

Красный — 1,6-2,03
Оранжевый — 2,03-2,1в
Жёлтый — 2,1-2,2в
Зелёный — 2,2-3,5в
Синий — 2,5-3,7в
Фиолетовый — 2,8-4в
Белый — 3-3,7в

Реальные значения могут немного колебаться в ту или иную сторону. О том, как точно выяснить сколько потребляет конкретный светодиод — ссылка ниже.
Разница связана с использованием в них разных материалов кристалла, что и даёт, собственно говоря, разную длину испускаемой волны, а равно и разный цвет.

Средний же рабочий ток для маломощных светодиодов составляет около 0.02А = 20мА .
В чём же, спросите вы, загвоздка? Всё ведь просто — подключил светодиод соблюдая полярность и он светит тебе.

Напряжение на светодиоде в лампе. Особенности терминологии

Проблема выбора начинается с весьма запутанной терминологии.

Блоком питания (БП) принято называть источник питания для радиоэлектронной аппаратуры, преобразующий электрическую энергию от сети для согласования ее параметров с входными параметрами отдельных узлов аппаратуры.

Подавляющее большинство светодиодов питаются от постоянного тока и имеют напряжение питания менее 4 В. Если соединить светодиоды последовательно, то такая цепочка будет иметь большее напряжение питания. По ряду причин соединение светодиодов в цепочки длиной более 15 штук практикуется очень редко. То есть напряжение питания массива светодиодов в осветительном приборе обычно не превышает 60 В. В то же время, сети электропитания, в зависимости от страны, дают напряжение 100 – 240 В переменного тока. Для согласования параметров питания светодиодов и параметров сети электропитания обязательно требуется блок питания.

Следует отметить, что термин «блок питания» является устоявшимся понятием, широко используемым в инженерной практике. Тем не менее, он не закреплен официально ГОСТ Р 52907-2008, в котором присутствует только определение источника питания. В прежнем варианте ГОСТ официально также было закреплено понятие «вторичный источник питания», которое в ГОСТ Р 52907-2008 отсутствует. Использование термина «блок питания» позволяет дистанцироваться от автономных источников питания, т.е. гальванических элементов и аккумуляторов.

\Кроме этого, для обозначения БП часто жаргонно используется термин «драйвер». На самом деле, драйвер — это устройство, которое стабилизирует ток, питающий светодиоды. Также некоторые драйверы способны регулировать световой поток у светодиодов, т.е. диммировать их. Но драйвер не выполняет функций преобразования питающего напряжения и выпрямления тока. Поэтому узел, отвечающий за питание светодиодов в светильниках на напряжение 12 или 24 В — это драйвер. Но при питании от сети 220 В речь идет именно о БП. Тем не менее, на некоторых БП можно встретить слово driver, означающее в данном контексте стабилизацию выходного тока.

Диммируемый БП Helvar со стабилизацией выходного тока

В светотехнике устройства, осуществляющие согласование параметров питания источников света и электросети, исторически назывались балластами или ПРА. Специалисты по светотехнике при переходе на светодиоды не стали отказываться от привычного для них терминов и стали использовать их применительно к БП для светодиодов.

Еще одним термином, которым не всегда правильно обозначают блоки питания в светодиодных светильниках, является «электронный трансформатор». Данное устройство, на самом деле, только преобразует напряжение в более низкое и повышает частоту переменного тока с 50 (или 60, в зависимости от стандарта электросети, принятого в стране) до нескольких единиц или десятков килогерц. Питание светодиодов напрямую от электронного трансформатора применяется только в гирляндах и другой аналогичной декоративной светотехнической продукции.

Терминология для светодиодных светильников в части устройств электропитания пока не закреплена ГОСТ, в проектах стандартов используется термин «электронное управляющее устройство».

Справедливости ради следует заметить, что путаница с терминологией распространена и за рубежом. Термин power supply unit (блок питания) или просто power supply (источник питания) в светотехнике используется крайне редко. В рекламных материалах часто встречается обозначение блока питания как driver (драйвер), а вообще, широко распространено использование обозначение БП в светодиодных светильниках как ballast (балласт).

Видео КАК УЗНАТЬ ПАРАМЕТРЫ ЛЮБОГО СВЕТОДИОДА

Простая схема для проверки рабочего напряжения LED приборов. Как и у любого диода, у светодиода есть некоторая барьерная точка, до которой сопротивление диода велико. Но, после достижения напряжением этой точки диод (и светодиод) открывается, — диод проявляет свои свойства односторонней проводимости, а светодиод начинает светиться. Дальнейшее повышение напряжения приводит только к резкому снижению сопротивления диода. Напряжение на нем повышается несильно, но ток возрастает стремительно. Фактически, светодиод стремится стабилизировать напряжение источника на уровне своего барьерного напряжения. Можно сказать, что начинается «борьба» между источником напряжения и светодиодом. При напряжении источника 4,5V и напряжении падения на светодиоде 1,5V идет борьба за 3V. И, при свежей «батарейке», в проигрыше часто оказывается светодиод. Ток через него превышает допустимое значение, и он перегорает. Именно поэтому, в схемах на светодиодах всегда последовательно светодиоду включен токоограничительный резистор. Этот резистор нужен, чтобы на нем «повисли» эти «спорные», в данном случае, 3V, и каждый остался при своем. Так как же измерить «на какое напряжение» светодиод? Если есть мультиметр (или другой вольтметр) можно собрать схему, показанную на рисунке:

Поскольку, сейчас часто встречаются светодиоды на 6 или 7V желательно взять «батарейку» с напряжением 12В и выше. Подключить к ней, через токоограничительный резистор, сопротивлением, например, 1К, светодиод, так чтобы он светился, и измерить на нем напряжение. То, что покажет мультиметр и будет тем самым напряжением, «на которое» этот светодиод. Можно обойтись и без мультиметра, если есть сетевой источник с переключаемым выходным напряжением (например, универсальный сетевой адаптер с выходными напряжениями 1,5V, 3V, 4,5V, 6V, 9V, 12V). Подключаете к нему светодиод через токоограничительный резистор и повышаете напряжение от минимального до тех пор, пока светодиод не загорится. Это и будет, примерно, то напряжение «на которое» этот светодиод.

Анализ их энергопотребления

Потребляемая мощность светодиода равна мощности светодиода, умноженной на количество часов его использования. Чтобы быть более точным, эта метрика представляет собой совокупное энергопотребление, поскольку оно учитывает количество использованного времени.

Электрическая лампочка и светящаяся светодиодная лампочка на черном фоне.
Изображение предоставлено: Стойчо Стойчев / Bigstock.com

Прежде чем мы продолжим, полезно получить представление о том, что такое светодиод. Светодиод — это светоизлучающий диод.Эти крошечные электронные чипы светятся, когда через них проходит электрический ток. Светодиоды работают от внутреннего постоянного тока и при низком напряжении (большинство из них находятся в диапазоне от 3,3 В до 3,7 В).

Отказ от ответственности: Вся информация, представленная здесь, не предназначена для бюджетных целей. Это сделано исключительно для того, чтобы лучше понять энергопотребление светодиодов. Используйте его на свой страх и риск.

Тем не менее, у них есть схема преобразования, чтобы позаботиться об этом, поэтому вам не придется беспокоиться о номинальных значениях напряжения или тока.Затем эти крошечные чипы в больших количествах встраиваются в светодиодные лампочки (например, 20 светодиодов в лампочке) со схемой драйвера светодиодов, так что вы можете просто вкрутить светодиодную лампочку в стандартную розетку для лампочки E27 вместо вашего старого компактного люминесцентного лампы.

Потребляемая мощность светодиодов, используемых в светодиодных лампочках, обычно находится в диапазоне от 0,1 Вт до 1 Вт, но есть много моделей за пределами этого диапазона, которые потребляют гораздо больше или меньше (например: я использовал светодиоды мощностью 3,6 Вт для создания мой солнечный фонарь, необычная практика).

Потребляемая мощность светодиодов (в контексте 120-вольтовых лампочек)

Потребляемая мощность светодиодных ламп колеблется от 1 Вт до сотен Вт (при такой яркости это не обязательно лампы, а большие лампы), в зависимости от области применения, поэтому я разбиваю их по требуемой яркости. Потребляемая мощность светодиодов мощностью 800 люмен (эквивалент 60 Вт) составляет от 9,6 до 7,1 Вт для последних моделей, представленных на рынке. На рынке есть значительно худшие модели, которые будут потреблять гораздо больше.

Все, что я могу сказать о них: не покупайте их. Модели мощностью от 9,6 до 7,1 Вт достаточно распространены и доступны (также несколько долларов за лампочку), они везде, куда бы вы ни повернулись.

Если вы используете его в течение 6 часов в день и 30 дней в месяц, энергопотребление светодиода мощностью 8 Вт составит 1440 Вт·ч в месяц (1,44 кВт·ч в месяц или 17,28 кВт·ч в год). Получается:

Валюта: доллары США. Приведенные ниже тарифы на электроэнергию не обязательно совпадают с вашими, они основаны на приблизительных средних значениях, полученных для указанных регионов.Они также могут быть изменены без предварительного уведомления.

  • 0,172 доллара США в месяц при тарифе на электроэнергию 0,12 доллара США за кВтч (США).
  • 0,36 долл. США в месяц при тарифе на электроэнергию 0,25 долл. США/кВтч (эта ставка близка, в том числе, ко многим европейским странам).
  • 0,418 долл. США в месяц при тарифе на электроэнергию 0,29 долл. США/кВтч (Австралия).
  • 0,65 долл. США в месяц при тарифе на электроэнергию 0,45 долл. США/кВтч.

Почему 800 люмен? Лампы на 800 люмен обычно достаточно яркие, чтобы освещать комнаты площадью 100-150 квадратных футов в зависимости от используемого светильника.Если вам нужно очень яркое освещение, светодиод на 1200 люмен будет идеальным. Как я уже сказал, это относится только к некоторым светильникам (и определенно не к встраиваемым светильникам, которые резко снижают эффективность ламп, поглощая слишком много света).

Если вы используете несколько лампочек эквивалентной мощности 60 Вт на комнату, то следующее будет более актуальным (для этого сценария предполагается 5 лампочек на комнату и такое же использование в течение 6 часов в день).

Потребляемая мощность светодиодов на комнату (при вышеописанном сценарии):

7.2 кВтч, что получается:

  • 0,86 долл. США в месяц при тарифе на электроэнергию 0,12 долл. США/кВтч (США). 6,02 доллара США в месяц за 7 комнат.
  • 1,80 долл. США в месяц при тарифе на электроэнергию 0,25 долл. США/кВтч (близко к тарифу в странах ЕС). $12,60/месяц за 7 комнат.
  • 2,09 долл. США в месяц при тарифе на электроэнергию 0,29 долл. США/кВтч (Австралия). $14,63/месяц за 7 комнат.
  • 3,24 доллара США в месяц при тарифе на электроэнергию 0,45 доллара США/кВтч. $22,68/месяц за 7 комнат.

Лампы накаливания потребляют примерно в 10 раз больше энергии (хотя иногда и меньше).Представьте, сколько это будет стоить, если вы вернетесь к их использованию! (умножьте указанные выше цифры на 10).

Эффективность лампочки

Эффективность светодиодов и других источников света измеряется в люменах на ватт, и это часто можно найти на упаковке светодиодных ламп. На упаковке обычно сзади написано что-то вроде этого: ’88 лм/Вт). Это 88 люмен света на ватт мощности, потребляемой светодиодом. Вы должны умножить рейтинг лм / Вт на мощность, чтобы получить яркость.

На многих лампочках (как правило, накаливания и некоторых люминесцентных) не указан рейтинг эффективности, но вы можете легко рассчитать их рейтинг эффективности, если яркость (в люменах) указана на упаковке.

Например: 800 люмен/8 Вт = 100 люмен на ватт.

Эффективность современных светодиодов почти всегда превышает 80 люмен/Ватт и начинает пробивать порог в 200 люмен/Ватт (такие модели встречаются не очень часто).На самом деле, большая часть того, что вы увидите, находится в диапазоне 86-100 люмен/Ватт. 90-ваттную мощность найти нетрудно, так что приобретайте ее, если можете (всегда стремитесь к лучшему!).

Потребляемая мощность светодиода

в теории и

в реальности Транзистор

и Passerby дали отличные ответы на заданный вами вопрос, но позвольте мне попробовать что-то более полное.

Кажется, у вас достаточное количество светодиодов, и если у вас есть несколько запасных, попробуйте этот эксперимент. Питание 1 светодиода на 1,9 вольта.Запишите ток. Увеличьте напряжение до 2,0. Теперь попробуй 2.1. Вы увидите, что ток увеличивается очень быстро, и я был бы удивлен, если бы 2,1 вольта не убили светодиод. Теперь замените светодиод резистором на 200 Ом и повторите тест. Это показывает, что ток на светодиоде возрастает гораздо быстрее, чем на резисторе, как только достигается напряжение включения.

Вот кое-что, чего вы не знаете — при фиксированном напряжении ток через светодиод будет увеличиваться по мере увеличения температуры светодиодов.

Поскольку он становится горячее, его ток будет увеличиваться, а вместе с ним и его температура. Что, конечно, означает, что его ток еще больше возрастет. Вы можете видеть, к чему это ведет — технический термин — тепловой разгон . Итак, это приводит к первому и самому важному правилу: никогда не пытайтесь управлять светодиодом от источника напряжения. Всегда ограничивайте ток. Это проще всего сделать, подав более высокое напряжение и последовательно подключив токоограничивающий резистор. В вашем случае 5-вольтовый источник питания и резистор на 300 Ом безопасно дадут около 10 мА.

Кроме того, ваша установка показывает, что вам повезло с выбором светодиодов — все они кажутся примерно одинаковой яркости. Как заявил Пассерби, в целом это не так. Так что не связывайте кучу светодиодов вместе и управляйте ими от одного резистора. Это вызовет диапазон яркости светодиодов. Если вам не нужна равномерная яркость, вы можете подумать, что это нормально, но есть еще одна вещь, которую следует учитывать.

Допустим, у вас есть 10 светодиодов, подключенных параллельно, каждый рисунок (вы надеетесь) 10 мА, всего 100 мА.Для этого вы используете источник питания 5 вольт и резистор 30 Ом. У вас все в порядке с неравномерной яркостью. Есть проблема?

Вполне возможно. Точно так же, как светодиоды неодинаковы по яркости при одном и том же напряжении, они также не потребляют одинаковый ток при одном и том же напряжении.

Предположим, что один из светодиодов, естественно, потребляет немного больше тока, чем другие, при общем напряжении. Это означает, что, поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток, он рассеивает больше энергии, чем другие, и это означает, что он будет нагреваться сильнее.В свою очередь, это больше падает его напряжение, и он потребляет больше тока. В худшем случае самый слабый светодиод будет потреблять все больше и больше тока, пока не сгорит, и, вероятно, не сможет открыться. Это означает, что следующий самый слабый светодиод начнет потреблять ток, и в худшем случае процесс будет продолжаться до тех пор, пока все светодиоды не перестанут работать. Этот процесс может происходить и с другими компонентами, и он получил прозвище «режим фейерверка». В данном случае это стало возможным благодаря слишком высокому пределу тока: то есть предел тока 100 мА, установленный резистором 30 Ом, позволяет наихудшему распределению тока убить светодиоды.

Это приводит к другому правилу, которому вы должны следовать: ограничить ток для каждого светодиода отдельно. Обычно это означает один резистор на светодиод или последовательно соединенную цепочку светодиодов. Например, если у вас есть 12-вольтовый источник, вы можете подключить 4 или 5 светодиодов последовательно и использовать один резистор для ограничения тока в цепочке. Вы часто можете обойти это для небольшого количества светодиодов, если вы знаете о последствиях. С 2 светодиодами, включенными параллельно, вам, вероятно, не придется беспокоиться о сбоях в режиме фейерверка, поскольку не так много светодиодов сдохнет при удвоенном рабочем токе, но вы все равно, вероятно, получите неодинаковую яркость.Чем больше светодиодов вы подключите параллельно, тем выше вероятность катастрофического отказа. Выбор за вами, и вы, вероятно, захотите рискнуть, пока не обожжетесь несколько раз.

«Хорошие суждения исходят из опыта. Опыт исходит из неверных суждений.»

Микроконтроллер

— Потребляемая мощность светодиодной матрицы 4х4

Поскольку каждый светодиод падает на 1,8 В, то на каждом резисторе 330 Ом будет падать около 3,2 В -> 5 В — 1,8 В = 3,2 В.

Ток через резистор такой же, как ток через светодиод последовательно.Это рассчитывается как напряжение резистора, деленное на сопротивление -> 3,2 В / 330 Ом = 9,7 мА. Это ток через каждую цепочку светодиодов, состоящую из одного последовательного резистора и светодиода.

Имеется 16 светодиодов, но при таком матричном мультиплексировании одновременно должно гореть не более 4 светодиодов. Это означает, что ваш максимальный потребляемый ток должен быть найден путем умножения тока через одну цепочку светодиодов на общее количество цепочек -> 4 * 9,7 мА = 38,8 мА.

Мощность (Вт) — это просто произведение напряжения на силу тока:

  • Суммарная мощность: 5 В * 38.8 мА = 194 мВт
  • Мощность на цепочку светодиодов: 5 В * 9,7 мА = 48,5 мВт
  • Общая мощность светодиодов: 1,8 В * 38,8 мА = 69,84 мВт
  • Суммарная мощность резистора: 3,2 В * 38,8 мА = 124,16 мВт
  • КПД: 69,84 мВт / 194 мВт * 100% = 36%

Эффективность очень низкая из-за большого падения напряжения на последовательных резисторах. Поскольку вам нужен только один светодиод в каждой точке матрицы, лучшим способом повысить эффективность будет использование источника питания с более низким напряжением. Например, если предложение было 3.3 В вместо 5 В, на каждом резисторе будет падать только 1,5 В. Чтобы поддерживать те же 10 мА через каждый светодиод, размер резистора будет изменен с 330 Ом до 150 Ом (1,5 В / 10 мА). При меньшем падении напряжения на каждом резисторе при одинаковом протекающем токе в резисторах теряется меньше энергии. Новые номера будут выглядеть так:

.
  • Суммарная мощность: 3,3 В * 40 мА = 132 мВт
  • Мощность на цепочку светодиодов: 3,3 В * 10 мА = 33 мВт
  • Общая мощность светодиодов: 1,8 В * 40 мА = 72 мВт
  • Суммарная мощность резистора: 1.5 В * 40 мА = 60 мВт
  • Эффективность: 72 мВт / 132 мВт * 100% = 55%

При таком способе управления светодиодами необходимо, чтобы общее напряжение питания было как можно ближе к общему напряжению цепочки светодиодов (один светодиод или несколько светодиодов последовательно) с небольшим дополнительным падением на последовательном резисторе, чтобы установить Текущий. Если бы вы могли использовать источник питания 2,0 В, резисторы 20 Ом упали бы на 0,2 В для тех же 10 мА. Это снизит общую потребляемую мощность до 80 мВт и повысит эффективность до 90%!

Конечно, вам, вероятно, придется использовать стабилизатор напряжения для достижения этого неравномерного уровня подачи напряжения, который снизит эффективность (эффективность матрицы * эффективность регулятора).Вам действительно нужно использовать импульсный стабилизатор, который может иметь эффективность регулирования более 90%. Если вы используете линейный регулятор, он в конечном итоге даст такой же низкий КПД, потому что он сжигает лишнее напряжение в виде тепла, подобно последовательному резистору в вашей первоначальной конструкции.

Если вы используете несколько светодиодов в каждой точке матрицы, соедините как можно больше светодиодов последовательно (в вашем случае 2 — это все, что вы можете сделать с питанием 5 В и светодиодом 1,8 В), а не параллельно, чтобы сэкономить ток.

Вы не задали этот вопрос в вопросе, но имейте в виду, что при таком мультиплексировании светодиодов каждый из них будет включен только 1/4 времени, поскольку вы используете матрицу Nx4. Следовательно, светодиоды будут казаться примерно на 1/4 ярче, чем они были бы при непрерывной работе с тем же последовательным сопротивлением (опять же, не совсем из-за нелинейного отношения светового потока к току).

Потребляемая мощность светодиодов

— документация Audectra

Это руководство поможет вам оценить энергопотребление вашей светодиодной установки.С одной стороны, я старался сделать его как можно более прямым и простым, но, с другой стороны, не хотел ограничивать его только определенными полосами. Таким образом, это руководство покажет вам, как можно рассчитать минимальные требования к мощности для вашего источника питания не только для RGB-полос аналогового типа в трех различных размерах, но и для адресуемых полос WS2812b. Для лучшего понимания я также включил несколько примеров.

Светодиодные модули для малого и среднего бизнеса

Разнообразие модулей поверхностного монтажа (SMD) для светодиодов огромно, где каждый модуль отличается геометрическим размером корпуса светодиода.В этом руководстве мы обсудим наиболее часто используемые пакеты 3528, 5050 и 5630, которые приведены в следующей таблице.

Комплект светодиодов Размеры Площадь поверхности чипа Ток на канал Падение напряжения
3528 3,5 мм x 2,8 мм 9,8 мм² 7-10 мА 2,8–3,4 В
5050 5,0 мм x 5.0 мм 25 мм² 20 мА 2,8–3,4 В
5630 5,6 мм x 3,0 мм 16,8 мм² 50 мА 2,8–3,4 В

Можно заметить, что у пакета 5630 самое высокое энергопотребление. В общем, более высокое энергопотребление также приводит к более высокой мощности светового потока для светодиодов. Таким образом, сортировка пакетов выше с учетом их выходной яркости дает 3528 < 5050 < 5630.Обратите внимание, что текущее потребление в таблице выше указано для каждого канала. Если вы рассматриваете все три канала RGB-светодиода, то вам нужно умножить потребляемый ток на три. Также обратите внимание, что фактическое потребление тока может отличаться от производителя к производителю.

RGB-полосы

Прежде чем мы сможем рассчитать потребляемую мощность данной светодиодной ленты, нам необходимо различать адресные и неадресные светодиодные ленты, поскольку они отличаются не только рабочим напряжением, но и схемой подключения каждого светодиода.По сравнению с неадресными светодиодными лентами, светодиодные ленты WS2812 или WS2812b позволяют задавать цвет каждого светодиода на ленте индивидуально.

Неадресуемые полосы

Светодиодные ленты RGB аналогового типа в основном объединяют три последовательных светодиода в один сегмент и располагают каждый сегмент электрически параллельно, в результате чего рабочее напряжение составляет примерно 12 В. Из-за этой структуры каждый сегмент потребляет мощность U_v \cdot I_{ch} на канал, где U_v = 12 В — рабочее напряжение, а I_{ch} — потребляемый ток из таблицы выше.Пусть N будет количеством сегментов данной светодиодной ленты RGB, тогда ее общее энергопотребление для всех трех каналов можно рассчитать с помощью

.

P = 3 \cdot N \cdot U_v \cdot I_{ch}.

Если вы хотите рассчитать потребляемую мощность для одноцветной светодиодной ленты, вы можете просто убрать умножение на 3 в предыдущей формуле.

Давайте рассмотрим два примера.

Пример 1) Лента 5 м 5050 со 150 светодиодами RGB

В этом первом примере я хочу показать вам два способа расчета общего энергопотребления.Первый подход будет просто учитывать количество светодиодов на полосе для расчета потребляемой мощности. Второй подход покажет вам, как вы можете рассчитать потребление энергии на погонный метр.

1a) Мы можем получить количество сегментов, разделив количество светодиодов на 3, что дает N = 150 / 3 = 50 сегментов. При рабочем напряжении U_v = 12 В и потреблении тока на канал I_{ch} = 20 мА общая потребляемая мощность может быть рассчитана как

.

P = 3 \cточка 50 \cточка 12В \cточка 20мА = 36Вт.

1b) Чтобы рассчитать потребляемую мощность полосы на метр, мы должны заранее определить количество сегментов на метр. Для этого мы просто делим количество светодиодов на длину полосы и получаем количество светодиодов на метр как 150/5=30. Дальнейшее деление на три дает N=30/3=10 сегментов на метр. При этом потребляемая мощность на метр может быть рассчитана как 3 \cdot 10 \cdot 12V \cdot 20mA = 7,2 Вт/м. В конце концов, потребление всей полосы можно рассчитать, умножив ее на длину, что даст

.

Р = 7.2Вт/м \cdot 5м = 36Вт,

, что согласуется с нашим результатом в 1а).

Причина, по которой я хотел продемонстрировать вам второй подход, заключается в том, что он особенно полезен при рассмотрении вопроса, какую часть полосы вы можете запустить с данным источником питания.

Пример 2) Лента 5 м 5630 со 150 светодиодами RGB

Аналогично предыдущему примеру сначала определяем количество сегментов, разделив количество светодиодов на 3, что дает N = 150/3 = 50 сегментов.При рабочем напряжении U_v = 12 В и потреблении тока на канал I_{ch} = 50 мА общая потребляемая мощность может быть рассчитана как

.

P = 3 \cточка 50 \cточка 12В \cточка 50мА = 90Вт.

Адресные полосы (WS2812/WS2812b)

В отличие от метода сегментации для светодиодных лент аналогового типа, когда три светодиода сгруппированы в один сегмент, в адресных лентах каждый светодиод должен питаться отдельно, чтобы каждый светодиод RGB мог светиться настроенным для него цветом. Кроме того, в лентах WS2812/WS2812b каждый светодиод RGB оснащен собственным контроллером, и все светодиоды выровнены электрически параллельно.С одной стороны, это позволяет снизить рабочее напряжение U_v = 5В, но, с другой стороны, такие ленты нуждаются в более высоком общем токе по сравнению с RGB светодиодными лентами аналогового типа с аналогичным энергопотреблением.

Во всех лентах WS2812/WS2812b используются пакеты по 5050 RGB-светодиодов, что означает, что каждый RGB-светодиод имеет максимальный потребляемый ток I_{ch} = 20 мА в соответствии с приведенной выше таблицей. Как и выше, мы ищем общее энергопотребление данной полосы при полной яркости белого цвета. Рассмотрим такую ​​адресную ленту с N светодиодами.Тогда это макс. потребляемая мощность для всех трех каналов может быть рассчитана с помощью

P = 3 \cdot N \cdot U_v \cdot I_{ch}.

Пример 1) Лента WS2812b длиной 5 м со 150 светодиодами RGB

При рабочем напряжении U_v = 5 В, потребляемом токе I_{ch} = 20 мА на светодиод и на канал и количестве N = 150 светодиодов, макс. потребляемая мощность полосы может быть рассчитана как

P = 3 \cточка 150 \cточка 5В \cточка 20мА = 45Вт.

Обратите внимание, что блок питания должен выдавать до

I_{max} = 3 \cdot 150 \cdot 20 мА = 9 А.

Пример 2) Лента WS2812b длиной 5 м с 240 светодиодами RGB

По аналогии с предыдущим примером макс. Потребляемая мощность этой полосы может быть рассчитана с учетом различного количества N = 240 светодиодов, что дает

P = 3 \cточка 240 \cточка 5В \cточка 20мА = 72Вт.

Обратите внимание, что блок питания должен выдавать до

I_{max} = 3 \cdot 240\cdot 20 мА = 14,4 А.

Дополнительные советы

Следующие советы помогут вам в вашем путешествии по миру светодиодов.

Блок питания

При выборе надлежащего источника питания для вашей установки он должен быть в состоянии обеспечить, по крайней мере, потребляемую мощность, рассчитанную по приведенным выше формулам, при условии, что вы хотите иметь возможность питать вашу установку на полной яркости в течение длительного периода времени. Если ваша установка не требует этой функции, вы также можете уменьшить мощность, которую должен обеспечивать ваш источник питания. Однако имейте в виду, что в этом случае ваш блок питания будет перегружаться каждый раз, когда вы пытаетесь запустить полосы на полной яркости.Многие новые блоки питания поставляются с защитой от перегрузки по току, поэтому, как правило, это не имеет большого значения, но определенно может сократить срок службы как вашего блока питания, так и ваших полос.

Наконечник

Вместо того, чтобы устанавливать один большой блок питания для вашей установки, подумайте о том, чтобы управлять нагрузкой с помощью нескольких меньших источников питания, каждый из которых управляет одним сегментом вашей установки.

Падение напряжения

Если вы испытываете падение напряжения на полосах RGB из-за их длины (что приводит к потере яркости светодиодов RGB ближе к концу полосы) или для полос RGB длиннее 5 м, я рекомендую использовать усилители RGB через каждые 5 м. части, чтобы избежать таких нежелательных градиентов яркости ближе к концу полос.

Пассивное/активное охлаждение

Имейте в виду, что, как правило, чем выше потребляемая мощность по отношению к длине полос, тем выше будет их температура. Если вы заметили, что ваши полоски сильно нагреваются, попробуйте приклеить их на более теплопроводный материал, например, на алюминий. Этого дополнительного пассивного охлаждения за счет распределения тепла в большинстве случаев достаточно.

Предупреждение

Также не забывайте, что ваш блок питания тоже выделяет тепло.Не размещайте блок питания в закрытом ящике. Запланируйте отводы тепла и, при необходимости, активное охлаждение.

Потребляемая мощность светодиода

как уменьшить

Привет,

Единственный способ снизить энергопотребление светодиодов, не влияя на светоотдачу, — это найти более эффективные светодиоды. То есть они дают больше света на ампер и/или имеют более низкое напряжение на клеммах.В любом случае вы получите тот же световой поток с меньшим энергопотреблением самого светодиода.

Потребляемая мощность светодиода — не единственная проблема, поскольку иногда светодиоды питаются от резистивного источника. Резистивная часть источника также рассеивает мощность, поэтому вы теряете мощность только из-за того, как он управляется. Таким образом, идея состоит в том, чтобы уменьшить резистивную часть драйвера. Обычно это делается с помощью импульсного регулятора напряжения, настроенного как регулятор обратной связи по току.Это обычно (но не всегда) обеспечивает более высокую эффективность всей системы. Я сказал обычно, потому что это не всегда так. Если уровень напряжения источника напряжения близок к напряжению светодиода или светодиодной цепочки, то при использовании импульсного регулятора выигрыша может быть немного или совсем ничего. Фактически, бывают случаи, когда использование коммутатора фактически снижает общую эффективность, и это происходит, когда напряжение источника уже довольно хорошо согласовано с напряжением светодиода.

Итак, первое, что нужно сделать, это проанализировать систему, чтобы определить, к какой категории относится ваша цепь, и принять соответствующие меры.Обычно это помогает сначала найти наиболее эффективные светодиоды, если только более низкое прямое напряжение не приводит к несоответствию между напряжением источника и характеристическим напряжением светодиода.

Также почти всегда помогает работа светодиода при пониженном токе. Эффективность повышается, если вы используете его на 1/2 номинального тока, поэтому работа двух светодиодов с тем же током, что и один светодиод, эффективно дает больше света. Однако эффект не очень значителен, поэтому вы можете провести пару тестов с вашими реальными светодиодами, чтобы увидеть, оправдывает ли это удвоение количества светодиодов для небольшого увеличения светоотдачи.Однако другим преимуществом является значительное увеличение срока службы светодиода.

Знаете ли вы РЕАЛЬНОЕ потребление лампочки? —

Действительно ли светодиодные лампы и лампочки потребляют то, что указано на упаковке и в паспорте?

Когда они продают свою продукцию, большинство компаний, производящих светодиодное освещение, сопоставляют номинальную мощность ламп с их фактическим потреблением. Хотя это упрощение полезно для продажи и для того, чтобы пользователь приблизительно знал светосилу лампы, оно также является ложью.

Коэффициент мощности

Во всех электроприборах есть параметр, которому обычно уделяется мало внимания, но который дает представление о качестве его изготовления. Это коэффициент мощности.

Проще говоря, коэффициент мощности показывает процент энергии, который лампа тратит на освещение, по сравнению с процентом, который тратится впустую на создание других типов остаточной энергии. Коэффициент мощности обозначается числом от 0 до 1, так что лампочка с коэффициентом 1 не будет генерировать остаточную энергию, а лампочка с коэффициентом 0 будет тратить всю энергию и не загорится.Лампы высокого качества обычно имеют коэффициент мощности от 0,8 до 0,9, т.е. около 90% потребляемой ими энергии используется для излучения света.

Если вы хотите немного лучше узнать детали коэффициента мощности, мы рекомендуем эту статью.

Фактическое потребление лампочек

Когда энергия постоянно расходуется, лампочкам необходимо потреблять дополнительное электричество, чтобы достичь ожидаемой мощности.

Возьмем практический пример:

  • Предположим, лампа мощностью 7 Вт с коэффициентом мощности 0.5. Как показывает коэффициент мощности, только 50% энергии, потребляемой лампочкой, расходуется на производство света; Таким образом, для достижения ожидаемой светимости его 7Вт фактическое его потребление составит 7Вт/0,5=14Вт
  • Вместо этого лампочка той же мощности 7Вт но с коэффициентом мощности 0,9. Эта лампочка использует 90% энергии для освещения, поэтому ее фактическое потребление составляет 7 Вт / 0,9 = 7,78 Вт

Как видите, две лампочки одинаковой мощности могут иметь совершенно разное потребление.В случае лампы с высоким коэффициентом мощности потребление лишь немного выше ожидаемого. Напротив, в случае лампы с низким коэффициентом мощности фактическое потребление увеличивается вдвое.

Прочие соображения

В дополнение к разнице в потреблении следует учитывать еще один элемент, касающийся коэффициента мощности:

Каждый электрический прибор выделяет тепло пропорционально количеству проходящего через него электричества: чем больше электричества он потребляет, тем больше тепла он выделяет (то есть, очень кратко, что говорит закон Джоуля).Это означает, что лампочка с низким коэффициентом мощности, которая потребляет в два раза больше тока, чем должна, греется намного сильнее, чем хорошая лампочка. Это создает проблемы как потому, что нагревает окружающую среду, так и потому, что перегрев может значительно сократить срок службы приборов и привести к таянию раньше, чем ожидалось.

ВЫВОДЫ

При разработке планов энергосбережения необходимо учитывать коэффициент мощности. Будь то профессионалы или частные лица, дом или офис: лампочка с высоким коэффициентом мощности намного надежнее и имеет гораздо меньший расход.

За разницу в цене в несколько евро в Ledsolintel мы рекомендуем вам найти и купить высококачественные лампы: долгосрочная экономия компенсирует это, и ваша электроустановка будет оптимизирована, эффективнее и безопаснее.
Google Translator ToolkitПереводчик сайта Global Market Finder

Как рассчитать энергопотребление светодиодного дисплея? — Производитель светодиодных стен

При поиске подходящего светодиодного экрана  экрана энергопотребление оказывается одним из важных факторов.В то время как размер, шаг пикселя и разрешение играют важную роль при выборе, энергоэффективность завершает решение с уверенностью в том, сколько электроэнергии они будут тратить.

Прежде всего, покупатели должны определить входное напряжение и ток, используемые светодиодными экранами. Согласно исследованиям, наилучший или идеальный входной ток составляет около 20 мА, а напряжение для светодиодного дисплея должно составлять 5 В. Но есть некоторые свидетельства, подтверждающие тот факт, что ток светодиода не может достигать 20 мА, а потребляемая мощность ожидается равной 0.1 Вт (20 мА х 5 В). Помимо этого, ниже приведены некоторые важные соображения, которые следует учитывать при расчете потребления электроэнергии светодиодными экранами:

Индикаторы энергопотребления

Некоторые факторы, объясняющие потребляемую мощность Светодиоды:

Светодиодные дисплеи, используемые для создания визуальных изображений от источника входного сигнала с помощью отдельных диодов или пикселей, использующих различные цвета и интенсивности.Когда дело доходит до создания полностью черного экрана, диоды никак не работают, тогда как для белого экрана все начинают работать и остаются на максимуме до тех пор, пока они не понадобятся.

По мнению экспертов, максимальное энергопотребление относится к ситуации, когда экран дисплея работает на полную мощность с яркостью, оптимальной для создания полностью белого контента. Измеряемая таким образом мощность считается максимальной с небольшим запасом по факторам окружающей среды.

  • Уровень черного Энергопотребление

Это тип энергопотребления, который позволяет другим компонентам, кроме светодиода, работать без создания контента.Другими словами, диоды выключены, пока платы приемника и драйверы работают, и, следовательно, потребляют некоторую энергию.

  • Энергопотребление в режиме ожидания

Когда светодиодный дисплей находится в режиме ожидания, те же компоненты переходят в режим энергосбережения, и им по-прежнему требуется некоторое количество энергии для продолжения работы. Это энергопотребление значительно ниже уровня черного. Стоит отметить тот факт, что контент не обязательно должен быть белым или черным, он также бывает разных цветов в зависимости от цели, для которой он установлен.

Факторы, влияющие на энергопотребление светодиодного дисплея

После ознакомления об индикаторах энергопотребления, Ниже приведены некоторые факторы:

  • Работа времени: Энергопотребление светодиодного дисплея можно контролировать с помощью программного приложения. Пользователи также могут настроить параметры яркости в соответствии с потребностями времени, тем самым обеспечив наилучшее отображение изображения в результате.
  • Датчик света:  Называемые светочувствительными устройствами, датчики света отвечают за измерение уровня яркости окружающей среды, чтобы позволить светодиодному дисплею соответствующим образом регулировать яркость. Они позволяют пользователям устанавливать порог яркости и кривые поведения, чтобы зрители могли получить хорошее впечатление от просмотра.
  • Характеристики затухания:  После работы в течение определенного периода времени уровень яркости начнет снижаться.Это вызывает несоответствия в формировании цвета, а также ослабление яркости зеленых, синих и красных светодиодов. При мощности 1000 часов, т. е. 20 А, затухание красного цвета должно быть ниже 2%, а ослабление зеленого и синего — 10% или меньше. Это означает, что зеленые и синие светодиоды не потребляют ток 20 мА, а это означает, что электричество оказывает значительное влияние на характеристики затухания.
  • Режим работы: Драйверы светодиодов предназначены для обеспечения стабильного, регулируемого и достаточного питания. Драйвер постоянного тока (CC) или одномодульное решение отвечает за регулирование тока непосредственно на светодиод.
  • Требования к питанию приложений:  За пару лет мощность однокристальных белых светодиодов увеличилась с нескольких милливатт до ватт. Даже их светоотдача, обычно выраженная в люменах на ватт, увеличилась с 10 люменов на ватт до более чем 100 люменов на ватт. Что касается современного светодиодного освещения, то мощность освещения может варьироваться от 1 ватта до сотен ватт. Кроме того, помните, что форма и размер будут различаться вместе с функциями и функциями.

Потребление электроэнергии светодиодными пикселями

Теоретически светодиодные пиксели работали при напряжении 5 вольт и токе 20 мА., что означает, что потребление энергии каждым пикселем составляет 0,1 (5 В x 20 мА). Покупатели могут легко определить общую потребляемую мощность светодиодного дисплея .

Энергосберегающие светодиодные экраны. Что отличает эти светодиоды, так это потребление напряжения, которое составляет всего 2.8 вольт, тем самым экономя около 50 процентов энергии.

Но реальный вопрос в том, сколько могут сэкономить эти светодиоды? Исходя из общего размера электронных вывесок и тарифов на электроэнергию, использование наружного светодиодного экрана мощностью 750 Вт/м 2 может стоить сотни долларов в год. При тарифе на электроэнергию 2 доллара США за кВт и 7000 кВт/год (2 м 2 x 365 дней x 400 Вт/м 2 x 24 часа). Таким образом, можно сказать, что светодиод может сэкономить до 700 долларов в год, что на самом деле является хорошей оценкой.

Стоимость электроэнергии

Потребляемая мощность и связанные с ней затраты зависят от тарифа на электроэнергию, уровня яркости и разрешения экрана дисплея. Ниже приведена таблица с приблизительным энергопотреблением наружного и внутреннего светодиодного дисплея , которая может помочь покупателям выбрать подходящий вариант в зависимости от бюджета:

900

5 9000 9065
Тип дисплея Максимальный уровень яркости (Nits)

5
Среднее энергопотребление (W / M ) ) ) )

Средняя стоимость энергии (ежегодный) (в долларах $ / м 9
    8 )
1800 290 500
Крытый P6 Full-Color 1800 290 500
P6 (высокое разрешение) Полноцветный для улицы 7000 375 650
P8 Полноцветный для улицы 7000 400 400 700
P10 Открытый полноцветный 7000 450 9000 450 790
7000 9000 200 350

Заключение

Поняв важность энергопотребления и надежный метод выбора светодиодного экрана , покупателям будет довольно легко сделать правильный выбор.