Светодиоды "для чайников" (complete idiot guide to led)

[cherol]

Претензии по тексту:

Светодиоды как и что

Светодиоды бывают очень разные, и различаются в основном:

• размером
• формой
• количеством цветов в одном светодиоде
• свечением (постоянного свечения / мигающие)
• количеством ножек (2,3,4 ..)
• яркостью
• потребляемым током (5-40мА)
• максимальным напряжением (2,5,12,220В)

Самые распространённые светодиоды: одноцветные, постоянного свечения, с двумя ножками на 2 вольта со слабым токопотреблением (5-10mA). Стоит такой светодиод на рынке рубль, в Чип-и-Дипе рублей 5, в Китае 3 копейки, используется в гирляндах. Особо осветить им ничего нельзя, но светиться он будет.

Классификация, надо сказать странноватая, но пусть она останется на Вашей совести.

Для освещения используются сверхъяркие светодиоды обычно белого спектра.
Например эти - сверхъяркие на 4.2 вольта максимум. Максимум - это значит, что при таком напряжении они будут гореть максимально ярко, при меньшем - они тоже будут гореть, но тусклее. При большем - со временем (время зависит от силы превышения) перегреются и сгорят.

Обычно приводится параметр "максимальный прямой ток".

У такого светодиода (как и у большинства) две ножки, на одну подаётся плюс, на другую минус источника питания - и светодиод горит.

Светодиод пропускает ток только в одном направлении - только определённая ножка (обычно более длинная) должна быть подключена к плюсу, другая к минусу. Если подключить наоборот - ничего страшного не случится, просто не будет гореть.

Не совсем верно: В обратном направлении при достаточно большом напряжении может произойти пробой. Если ток не будет ограничен, это выведет светодиод из строя. Справедливости ради замечу, что этот случай маловероятен, так как напряжение пробоя как правило достаточно велико.

Самый доступный постоянный ток в домашних условиях от 5 до 12 вольт (универсальные блоки питания, блок питания компьютера, аккумуляторы), а это несколько больше, чем нам нужно.

Здесь явная безграмотность: ток измеряется в Амперах, а напряжение в Вольтах.

Чтобы светодиод не сгорел от высокого напряжения - используется сопротивление (так же известное как резистор).

Резистор на самом деле используется для ограничения тока. В идеале лучше использовать источник тока с бесконечным внутренним сопротивлением, например на полевом транзисторе с pn переходом, включенным по известной схеме. В этом случае ток через светодиод, а значит и яркость свечения не будут зависеть от величины питающего напряжения. Но в большинстве случаев дешевле поставить резистор.

Чтобы не мучиться с рассчётами - можно воспользоваться сервисом расчета сопротивления резистора для включения светодиода (напряжение и ток потребляемые светодиодом обычно указаны в спецификации светодиода)

Для подключения к 5 вольтам светодиода на 2 вольта (с потребляемым током 10мA) нам нужно сопротивление 300ом.

Подключается оно следующим образом:


Параллельное подключение

Если надо подключить больше светодиодов, используется параллельная система подключения:



К каждому светодиоду ставится своё сопротивление, это увеличивает как стоимость, так и надежность всей системы (каждый светодиод работает независимо от других на своем сопротивлении)

На самом деле надёжность здесь ни причём: Просто индивидуальные резисторы выравнивают токи через диоды. В противном случае токи, протекающие через светодиоды, а значит и яркости отдельных светодиодов могут значительно различаться. Как правило в одной партии прямое напряжение на светодиодах различается незначительно, поэтому в большинстве случаев их можно включать и параллельно с одним токоограничивающим резистором. Применительно к китайским фонарикам, этим резистором является внутреннее сопротивление источника питания (батареек).

Такое подключение ограничено только силой тока источника питания:
если источник питания у нас на 1000мА (сила тока обычно написана на блоке питания), то мы можем подключить 100 светодиодов с потреблением в 10мА.
(на самом деле вероятно чуть меньше, из-за рассеивания и прочих технических нюансов, но эти погрешности можно не учитывать) Если источник питания 2 вольта (и такое бывает) - то сопротивления и вовсе не нужны. Однако такое редко, а если напряжение вообще 220 вольт, а ставить трансформатор не представляется возможным, и ставить на каждый светодиод сопротивления на 22000Ом вообще неразумно, то применяется

Последовательное подключение

Китайцы это знают наверняка, поэтому делают гирлянды без всяких трансформаторов и сопротивлений:

Все светодиоды подключаются последовательно один к другому (важно помнить, что светодиод пропускает только ток в одном направлении, поэтому лучше проверить схему, перед тем как намертво припаивать) и делят всё напряжение равномерно.



5 вольт делится на 3 светодиода: итого каждый получает (5В/3шт) 1,66В - этого вполне достаточно, чтобы зажечь светодиод максимальной мощностью в 2 вольта (хотя гореть он будет и не на полную).

Опять элементраная безграмотность: Мощность измеряется в Ваттах.

Подключение к розетке

Проще всего использовать выпрямители они же диодные мосты с ограничением тока. Его нужно подобрать по силе тока (в зависимости от нагрузки светодиодами).

На выходе мы получим уже не 220 вольт, а чуть меньше (зависит от параметров выпрямителя и некоторых нюансов), но около 200 вольт постоянного тока.

200/2 = 100. Именно столько 2-вольтовых светодиодов подключенных последовательно можно подключить к домашней электрической сети не используя сопротивлений и трансформаторов. Количество светодиодов можно уменьшить подключив одно сопротивление на всю сеть.

Этот метод небезопасный (можно получить удар током) и не самый практичный - выход из строя одного светодиода отключит всю цепь, однако он дешев и прост в монтаже.

Выбирайте и будьте аккуратны!

В общем вот малая доля конкретной критики в Ваш адрес. По тексту. Конкретно.

[Гибрид]

Я занимаюсь светодиодной тематикой больше 10-и лет,

Доброе время суток!
Так хочется посоветоваться с знающим человеком!
Очень нуждаюсь в совете По применению светодиодов При использовании источника питания от термоэлектрогенераторных модулей.
напряжение развил 13V. Но хочу использовать только 6-8V. Интересно сколько можно света получит максимум и с какими диодами? Двумя словами не опишешь, но в дальнейшей переписке возможно! Можно я с Вами буду вести личную переписку?
С уважением

[Falconist]

Можно я с Вами буду вести личную переписку?

Конечно, можно, но ведь и другим она была бы интересной?

[cherol]

Очень нуждаюсь в совете По применению светодиодов При использовании источника питания от термоэлектрогенераторных модулей.
напряжение развил 13V.

Позволю себе вмешаться. В своё время я собрал схему питания матрицы светодиодов для питания от аккумуляторов номинальным напряжением 12 Вольт. Не мудрствуя лукаво поставил м/с 34063, путём несложных схемотехнических решений заставил её работать в качестве стабилизатора тока и нагрузил матрицей от светодиодной лампы из 20 светодиодов. Работает в широком диапазоне питающих напряжений. От 6 до 15 Вольт. По-моему, если питать от термоэлектрогенераторных модулей, лучшего решения найти трудно. Высокий КПД (не менее 70%), хорошая стабильность световых характеристик при изменении напряжения питания, не слишком сложная схема... Схему сходу не нашёл, но если заинтересует, могу поискать.

[Falconist]

А вот такой стабилизатор на МС34063? Приведен вариант понижающего типа, но ничто не мешает сделать повышающего. На база-эмиттерных переходах транзисторов (один из которых должен быть германиевым !) падает порядка 1,1 В. В итоге, на вход ОС поступает требуемые ей 1,25 В, тогда как на токоизмерительном резисторе R4 падает всего 0,15 В. Для КПД - сие есть зер гут.

[cherol]

Вот нашёл схемку фонарика, который собрал в корпусе фонаря из набора шуруповёрта. Там используется аккумулятор от шуруповёрта на 12 В и была лампа накаливания 6В 0,7А, запитанная через линейный стабилизатор напряжения. Вместо лампы поставил матрицу светодиодов 20 шт, соединив их последовательно-параллельно. Стабилизатор в данной схеме может работать только на понижение напряжения. Прямое напряжение на двух светодиодах примерно 7Вольт, следоватоельно входное должно быть 9-16 Вольт. Работает фонарик замечательно.

https://kazus.ru/forums/attachment.p...1&d=1262184273

[skywriter_ufa]

Подскажите, как лучше запитать 40..80 светодиодов (суммарной мощностью 2..4 Вт) от аккумулятора номинальным напряжением 12 В (соотв., диапазон напряжений - от 11 до 13,8 В)?
Первое, что приходит на ум: включить диоды последовательно-параллельно (чтобы в одном параллельном звене было падение напряжения не более 10 В), а последовательно с ними включить линейный стабилизатор тока типа КР142ЕН12 (в режиме стабилизации тока).
Недостатки этой схемы тоже сразу же приходят на ум:
- разсеяние мощности на стабилизаторе;
- в случае выхода из строя одного параллельного звена, ток через другие звенья равномерно возрастёт (поскольку стабилизатор тока будет давать тот же ток), что сократит их ресурс, если не успеть во-время отключить (может, можно сделать схему автоматического отключения?).

Разсматривал подключение импульсного стабилизатора напряжения (типа такого: http://home.tula.net/a_biv/noteadp.html), но в этом случае, как я понял, согласно приведённой выше ВАХ, диод может сгореть при повышении температуры за счёт лавинообразного роста тока?

Насчёт приведённой выше схемы на МС34063: будет ли в ней рост тока через другие звенья в случае выхода из строя одного из параллельных звеньев светодиодов?

[ish0]

В итоге, на вход ОС поступает требуемые ей 1,25 В, тогда как на токоизмерительном резисторе R4 падает всего 0,15 В. Для КПД - сие есть зер гут.

Если так заботится о КПД, то нужно добавить PNP транзистор в качестве ключа, т.к. использование встроенного NPN нерационально - на нем теряем более вольта при любом токе ключа (два перехода эмитер-база). А то выигрываем 1,1В в одном месте и профукиваем в другом.

[Falconist]

использование встроенного NPN нерационально - на нем теряем более вольта при любом токе ключа (два перехода эмитер-база).

Да, так лучше - только напряжения насыщения коллектор-эмиттер остается. А еще лучше было бы вообще внешний MOSFET с p-каналом.

[leartis]

Подскажите, как лучше запитать 40..80 светодиодов (суммарной мощностью 2..4 Вт) от аккумулятора номинальным напряжением 12 В (соотв., диапазон напряжений - от 11 до 13,8 В)?

Автомобиль?
Лучше всего будет разделить светодиоды на цепочки из 3-4 последовательно включенных светодиодов (в зависимости от падения на диоде) и стабилизатора тока в каждой цепочке (типа LM317, она же КР142ЕН12). Или если поступиться надежностью - то ограничиться резисторами