Aviatreid.ru

Прокат металла "Авиатрейд"
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сила тока led ламп

Сила тока led ламп

При покупке любого товара
Вы гарантированно получаете подарок!

В настоящее время для питания светодиодных лент применяются импульсные унифицированные блоки питания. Они легкие, компактные, с отлично стабилизированным выходным напряжением и надежной защитой.

Благодаря экономности энергопотребления, комплект подсветки окупает себя за 5-6 лет. Чтобы обеспечить безотказную работу в течение такого срока, необходимо правильное электропитание. Это, кстати, касается любого электроустройства. Мы не будем Вас утомлять сложными формулами и теоретическими выкладками, но подойдем к вопросу основательно и с практической точки зрения.

Далее блок питания будем обозначать буквами БП.

1. Основные параметры БП

На корпусе любого БП Вы увидите маркировку, которая содержит номинальные параметры. «Номинальные» означает, что при таких параметрах устройство будет без проблем выполнять все свои функции. Если маркировки нет, что бывает редко, смотрите документацию на бумаге или в Сети.

1.1. Входные параметры

Обозначаются «INPUT:». Это параметры электроэнергии переменного тока, подающейся на вход. С ними, как раз, проблем меньше всего:

Входное напряжение в вольтах (V). Например: 180-240 V. Означает, что если на входе БП будет напряжение в этих пределах, то на выходе мы всегда получим то, что нужно.

Частота в герцах (Gz). Например: 50-60 Gz. В нашем случае не актуально.

1.2. Выходные параметры. ВАЖНО!

Обозначаются «OUTPUT:». Это параметры электроэнергии, получаемой на выходе. Мы всегда получаем на выходе постоянный ток. Поэтому имеем 2 провода: «+» (обычно красный) и «-» (обычно черный). Выходные характеристики для нас наиболее важны.

Выходное напряжение в вольтах (V). Например: 12V. Большинство LED лент питаются постоянным напряжением 12V или 24V. Выходное напряжение БП должно точно соответствовать напряжению питания ленты. Если взять БП с выходным напряжением 9V и запитать от него ленту, то диоды, скорее, светить будут, но тускло. Превышать питающее напряжение вообще не советуем – диоды (LED) засветятся ярко и ненадолго.

Выходная мощность в ваттах (W) или вольт-амперах (VA). Например: 25W или 25VA. Для постоянного тока W и VA одно и то же. Можно догадаться – наиболее важный показатель БП в нашем случае. Здесь, как и с напряжением, ошибаться нельзя, но в меньшую сторону. В большую – сколько угодно. Скажем, вся лента потребляет 75W. Смело ставьте БП с выходной мощностью 100W – дольше прослужит.

Выходная сила тока в амперах (A). Иногда указывается в миллиамперах (mA). Например: 0.8A или 800mA. Для нас интересен лишь тем, что если вдруг не указана выходная мощность, мы можем легко ее рассчитать, умножив силу тока на напряжение. Например, выходная мощность БП 24V, 2A будет равна 48VA (24х2=48).

2. Определение параметров питания светодиодной ленты

Теперь, когда мы вооружены сведениями о БП, можно приступить к определению характеристик реальной ленты конкретной длины, необходимых для правильного выбора БП.

2.1. Напряжение питания LED ленты.

Обязательно спросите у продавца, какое напряжение питания. Чаще это 12V или 24V. Можете определить и по диодам, которыми оснащена лента. Присмотритесь к лицевой стороне ленты. От дорожек, идущих по краю вдоль всей ленты, отходят поперечные дорожки, на которых смонтированы несколько LED-диодов и сопротивление. Если на поперечной дорожке смонтировано 3 светодиода, то напряжение питания ленты 12V; 6 светодиодов – 24V.

2.2. Потребляемая мощность светодиодной ленты.

Проще всего узнать у продавца. Уточните: вам называют мощность всей стандартной ленты (длина 5 метров) или 1-го погонного метра. Если не у кого узнавать, не беда. Самостоятельно пересчитайте все светодиоды на 1 метре ленты и воспользуйтесь составленной нами таблицей ниже, чтобы определить потребляемую мощность 1-го диода.

Читайте так же:
Сила тока в лампочке фонарика равна 200
Название светодиодаВнешний видПотребляемая мощность, W
SMD 3528 0.06
SMD 5050 0.2
SMD 5630 0.5
SMD 5730-5 0.5
SMD 5730-1 1

Обратите внимание: светодиоды 5730-5 и 5030-1 внешне очень похожи. Попробуйте определить вид по маркировке диода.

Теперь умножьте количество элементов (LED-диодов) на 1 метре ленты на мощность 1-го LED-диода. Получите мощность 1-го метра ленты. Осталось умножить мощность 1-го метра на суммарную длину всей ленты.

Пример: суммарная длина ленты 15м, диодов на 1м насчитали 30, каждый диод SMD 5050 мощностью 0,2 W. Считаем: 15x30x0,2=90W. Теоретически нам нужен БП с выходной мощностью не менее 90 W.

3. Подбор конкретного БП

Найти БП, который по мощности точно равен мощности конкретной ленты, скорее всего, не удастся. Да это и не требуется. Просто выберите блок, который примерно на 25%-35% мощнее ленты. Этим обеспечивается необходимый запас надежности.

Обратите внимание на диапазон входного напряжения БП (пункт 1.1). Чем он больше, тем БП дороже и тем лучше защищает ленту от перепадов напряжения питающей сети.

Основные причины падение светового потока и снижения качества света светодиодных ламп

Производители светодиодных ламп обещают очень большую длительность работы своих изделий от 20 тыс. часов и выше, самые современные светодиодные источники света способны работать без существенной потери своих характеристик до 100 тыс. часов.

Но существенной проблемой, с которой сталкиваются потребители, становится преждевременное снижение яркости светодиодных ламп, лент и модулей, а также смещение их цветовой температуры (обычно в сторону синего или желтого цветов).

Существует понятие эффективный срок службы – период падения мощности светового потока от начального на 30%. Хорошим примером деградации кристаллов светодиода служит данное изображение, только один из светодиодов на этом отрезке ленты сохранил первоначальную яркость.

Основные причины снижения светового потока

Перегрев светодиодных ламп — основная причина, из-за которой снижается яркость и качество светового потока. Несмотря на то, что такие источники света имеют очень высокий КПД, часть энергии все же преобразуется в тепло, большинство светодиодов не рассчитаны на нагрев выше 60-70 градусов (ряд современных изделий гарантированно работает без ухудшения характеристик при существенно более высоких температурах). На графике видно, что увеличение температуры на 11 градусов привело к снижению эффективного срока службы в несколько раз.

Конструкция типичной светодиодной лампы небольшой мощности

В большинстве ламп бытового класса размеры радиатора минимальны или его роль выполняет плата, на которой распаяны светодиоды. Более серьезные система охлаждения для светодиодных ламп (массивные радиаторы) используется при мощности от 18Вт. В моделях с мощностью более 40-50Вт, часто кроме радиатора используется еще и активная система охлаждения (куллер).

Также следует отметить, что особенно остро стоит проблема перегрева RGB светодиодов, поскольку красные светодиоды деградируют значительно быстрее, чем синие, что приводит к искажению цвета.

Перегрев светодиодов приводит к:

Деградации кристаллов светодиода. При перегреве возникают дефекты в кристаллических решетках, такие области не излучают свет, но при этом активно генерируют тепло, еще более усугубляя процессы деградации кристалла.

Вторым моментом является электрическая диффузия металлов, из-за которой в кристалл светодиода мигрируют атомы электродов, что приводит к нарушению кристаллической структуры p-n перехода и уменьшению напряжения на участках излучающих свет.

Выгорание люминофора. При перегреве люминофорное покрытие может выгорать, что приводит к падению яркости и изменению оттенка свечения, поскольку в спектре может появляться собственное излучение светодиодного кристалла.

Еще одной, не столь явной, проблемой перегрева светодиодных ламп становится ускоренное старение электролитических конденсаторов, это, в первую очередь, касается светодиодных ламп, где светодиоды и драйвер питания находятся в одном корпусе. Такие процессы могут привести к росту коэффициента пульсаций, что негативно сказывается на комфортном восприятии для глаза.

Читайте так же:
Электросхема три лампочки три розетки

Помутнение оптической части

Оптическая система светодиода изготавливается из пластмассы или силикона, в некоторых случаях она может помутнеть, что, естественно, приводит к снижению интенсивности светового потока. Причиной становится или воздействие УФ-излучения, или сильный перегрев.

Механические повреждения и напряжения

При производстве и в процессе эксплуатации в светодиодах могут возникать участки внутреннего напряжения, они могут стать причиной обрыва контакта или ухудшения теплопередачи от кристалла на радиатор.

Что можно предпринять

Основным советом становится рекомендация – приобретать только качественные светодиодные лампы, ленты, модули и т.д. поскольку практически все зависит от производителя. Если производитель сэкономил на светодиодных кристаллах, люминофоре, системе охлаждения, драйвере питания и т.д., использовал устаревшее оборудование и технологии – срок службы лампы существенно сокращается. В то время как качественные изделия служат многие годы без таких явлений как деградация кристаллов светодиодов, выгорание люминофора и смещение цветового спектра.

При использовании светодиодных ламп в плафонах закрытого типа, когда отсутствует циркуляция воздуха, забирающего избыточное тепло, период эффективного срока службы может существенно снижаться. Также это касается и помещений с повышенной температурой – кухни, сауны и т.д.

Для светодиодных лент, особенно с мощными светодиодами и с большой плотностью их посадки, необходимо использовать алюминиевые профили или алюминиевые подложки, которые выступают в роли радиатора. Также необходимы качественные источники питания.

Как устроена и работает светодиодная лампа

Познакомимся с устройством и принципом работы светодиодных лампочек, а также расскажем об их достоинствах и недостатках.

Устройство любой современной лампы на светодиодах таково:

устройство светодиодной лампы, LED лампочки, светодиоды

  • цоколь. Стандартный элемент любой лампы, предназначен для вкручивания в патрон светильника;
  • пускатель-балласт (драйвер), заключенный в пластиковый корпус с вентиляционными отверстиями. Преобразует переменный ток в постоянный, содержит более мощные конденсаторы, чем в схеме балласта люминесцентных ламп. Причина следующая — тепло, вырабатываемое диодами в светодиодных лампах, направлено не наружу, а внутрь ее корпуса, поэтому и требуются вентиляционные отверстия в корпусе балласта. Срок службы любой светодиодной лампы связан с количеством вентиляционных отверстий в корпусе и надежностью конденсаторов, а также от стабилитронов, выравнивающих напряжение в случае его перепадов;
  • алюминиевый радиатор. Его выступающие ребра расположены вдоль и по спирали, что улучшает отвод тепла;
  • плата, на которой установлены светодиоды. Выполнена из алюминия, на сторону, обращенную к радиатору, нанесена термопаста, отводящая тепло — 90% излучения тепла от светодиодов приходится на алюминиевую плату, в которой они установлены;
  • светодиоды, числом от 5-ти, обеспечивающие общую мощность лампы. От качества светодиодов зависит световой поток, генерируемый ими;
  • рассеиватель света, закрепленный на внутреннем кольце из алюминия. Производится из матового пластика, служит для равномерного рассеивания светового пучка от светодиодов. Практически не греется.

Основными элементами светодиодной лампы являются светодиоды — полупроводниковые приборы, преобразующие электрический ток в световое излучение. Любой светодиод состоит из не проводящей ток подложки, на которую уложен полупроводниковый кристалл — оба этих элемента заключены в корпус с выводами контактов с одной и линзой из пластика с другой стороны. Свободное пространство между линзой и кристаллом заполнено бесцветным силиконом, конструкция светодиода закреплена на алюминиевом основании, отводящем тепло и придающем светодиоду большую жесткость.

Почему же светодиод светится?

Секрет свечения заключается в рекомбинации электронов между двумя контактами полупроводника с разной проводимостью. Кристалл полупроводника в местах вывода контактов проходит легирование акцепторной примесью, содержащей недостаточное число электронов, с одной стороны и донорской, где электроны имеются в изобилии, с другой. При подаче питания происходит рекомбинация электронов и возникающая при этом избыточная энергия превращается в видимый свет. На первый взгляд создается впечатление, что чем выше сила тока — тем более интенсивно будет свечение светодиода. Все верно, интенсивность световой энергии будет выше, но при этом из-за сопротивления в полупроводнике резко возрастет нагрев диода, что вызовет оплавление контактов или сгорание полупроводника.

Читайте так же:
Электрическая схема два выключателя одна лампочка

Плюсы и минусы энергосберегающих светодиодных ламп:

Существующие на сегодня светодиодные лампы обладают как преимуществами, так и недостатками — их разработка до полноценного источника света в наших домах еще не завершена.

Меняется ли яркость светодиодов в зависимости от напряжения?

Когда я был маленьким и изучал электричество, прекрасным инструментом для понимания напряжения / тока / сопротивления была лампочка накаливания (в моем случае это была маленькая лампочка на 3 В). Когда вы удвоили напряжение, поместив две батареи последовательно, оно светилось в 4 раза ярче, но больше нагревалось и было более подвержено перегоранию. Когда вы ставите две лампочки в серии, они светятся на 1/4 ярче. Когда вы устанавливаете их параллельно, они светятся нормально, но разряжают аккумулятор в два раза быстрее. И т.п.

Однако в этот день и возраст лампы накаливания находятся на выходе, и светодиоды заменяют их по уважительной причине (например, не перегорают каждые несколько месяцев или около того). Но светодиоды разные и следуют другим правилам, которые я не очень хорошо понимаю.

Мне было интересно — можно ли использовать светодиоды таким же образом? Я знаю, что для того, чтобы светодиод можно было использовать так же, как классическую лампочку, его необходимо подключать последовательно с резистором, иначе он потребляет слишком большой ток и перегорает. Я думаю, что вы даже можете купить светодиоды со встроенными резисторами. Но будут ли они работать таким же образом? Будут ли изменения напряжения сопровождаться соответствующими изменениями яркости?

Светодиоды — это совсем другой зверь по сравнению с лампами накаливания. Светодиоды относятся к классу устройств, известных как нелинейные устройства . Они не следуют Закону Ома в классическом смысле (однако Закон Ома все еще используется вместе с ними).

Светодиод (очевидно) является формой диода. Он имеет прямое напряжение, которое является напряжением, при котором диод начинает проводить. По мере увеличения напряжения растет и диодная проводимость, но это происходит нелинейно .

введите описание изображения здесь

Со светодиодом количество тока, проходящего через него, определяет его яркость. Увеличение напряжения увеличивает ток, да, но область, где это происходит без слишком большого тока, очень мала. На красной кривой выше это может быть чуть-чуть около 1,5 В, и к тому времени, когда вы достигнете 2 В, ток зашкаливает, а светодиод гаснет.

Последовательное включение светодиодов суммирует прямые напряжения, поэтому вы должны обеспечить более высокое напряжение для запуска проводимости, но контролируемая область все еще такая же крошечная.

Таким образом, мы контролируем ток вместо напряжения и принимаем прямое напряжение в качестве фиксированного значения. Включив резистор в цепь, чтобы заполнить зазор между напряжением питания и прямым напряжением, ограничивая ток в процессе, или используя постоянный ток , мы можем установить ток, который мы хотим пропустить через светодиод и таким образом установите яркость. Увеличивая ток, но не увеличивая напряжение (или только незначительное количество, и чисто случайно), мы увеличиваем яркость.

Формула для расчета сопротивления для использования для определенного тока:

Где — напряжение питания, V F — прямое напряжение светодиода, а I F — требуемый прямой ток светодиода. V S V F I F

Нет, сам светодиод (без резисторов или другой электроники) ведет себя совсем не так, как лампочка.

Посмотрите на эту таблицу случайных светодиодов.

Прокрутите страницу вниз со множеством графиков. Третий график показывает относительную интенсивность (свет) в зависимости от тока через светодиод:

Читайте так же:
Провод для галогенных ламп 220

Интенсивность против тока (334-15 / T1C1-4WYA)

(Источник: технические данные 334-15 / T1C1-4WYA)

Вы заметите, что эта кривая несколько линейна, то есть вдвое больше тока даст вам примерно вдвое больше света.

Что мы узнали: яркость светодиода в некоторой степени пропорциональна току, протекающему через него.

Но какой ток вы получаете для определенного напряжения?

Посмотрите на график 2:

Ток против напряжения (334-15 / T1C1-4WYA)

(Источник: технические данные 334-15 / T1C1-4WYA)

Прямой ток против прямого напряжения, обратите внимание, как быстро увеличивается ток для напряжения выше 3 Вольт. Только 0,5 В больше дает в 4 раза больше тока! Эта кривая также изменяется между светодиодами и перегревом.

Поэтому лучше питать светодиоды током, а не напряжением. Если вы питаете светодиод a напряжением, ток не очень предсказуем, поэтому яркость тоже не будет. Кроме того, мощность, подаваемая на светодиод, будет меняться, поскольку мощность представляет собой напряжение х ток.

Лучше поддерживать постоянный ток светодиода, поэтому необходимы последовательные резисторы, которые ограничивают ток до требуемого значения. Не совсем, но достаточно близко для большинства целей.

При установленном последовательном резисторе светодиод (+ резистор) в некоторой степени ведет себя как лампочка в том смысле, что изменение яркости более пропорционально приложенному напряжению.

LED и лампы накаливания практически противоположны по характеристикам.

    Светодиоды падают в R с ростом напряжения.

Сопротивление BULB увеличивается в 10 раз при включении. Это связано с большой экспоненциальной температурой ПТК (+) вольфрамовой нити. Между тем, светодиоды как раз наоборот, с небольшим линейным значением NTC (-).

  • Светодиоды не могут работать с отрицательным напряжением. Все рассчитаны при абсолютном макс. -5В.
  • Лампочки легко идут в обе стороны, AC-DC

Светодиоды используют ультразвуковую Au-связь «тонкий микрон», потому что пайка убьет их.

ЛАМПЫ . работают при 2500’C

  • Светодиоды нуждаются в защите от электростатического разряда.
  • Лампы поглощают ОУР без каких-либо проблем.

Светодиоды бывают всех цветов радуги и за ее пределами.

Лампочки все одинаковые, в оттенках белого

  • Светодиоды могут обнаруживать свет с небольшим выходным током, как фотодиоды.
  • Лампочки не могут обнаружить свет.

Светодиоды односторонние даже с прозрачной подложкой.

Поэтому, когда вы складываете все это, вы должны понимать различия, чтобы заставить их работать в одной и той же энергетической среде. Или же полагаться на разработанное решение, чтобы сделать их простыми в использовании.

Если бы вы купили светодиоды со встроенными резисторами, они бы работали (почти) именно так.

Световая мощность светодиодов практически пропорциональна току в широком диапазоне.

I = ( V b − V f ) / R i I = ( V b / R i )

I = ( V b − 2 ∗ V f ) / ( 2 ∗ R i ) уменьшить примерно до :

I = ( V b / ( 2 ∗ R i ) )

Таким образом, при последовательном соединении двух светодиодов со встроенными последовательными резисторами ток падает до половины первоначального тока.

Яркость светодиода зависит прежде всего от тока, протекающего через него.

Обычная лампа накаливания фактически является резистором, она соответствует закону омов V = I * R. Если вы удвоите напряжение, ток удвоится, а используемая мощность возрастет в 4 раза (не совсем верно, есть некоторая температура сопутствующие эффекты, но пока достаточно близко).

Светодиод с другой стороны — это диод, как и большинство диодов, у него относительно фиксированное прямое напряжение смещения. Ниже этого напряжения ток не течет, выше этого тока ток неограничен, но напряжение уменьшается напряжением смещения. (Это значительное упрощение, но достаточно для большинства грубых вычислений)

Какое это напряжение будет зависеть от используемых материалов и будет зависеть от цвета. Обычно

1,8-2 В для красного, желтого или зеленого,

3 В для синего, белого или «истинно зеленого». Это падение напряжения будет увеличиваться с ростом тока, но только на 0,1-0,2 В, вы обычно можете игнорировать этот эффект.

Как вы указали в своем вопросе, светодиоды обычно соединены с резистором последовательно для ограничения тока. Почему?

Читайте так же:
Светодиодные лампы переменного тока как подключить

Думайте о светодиоде как о фиксированном падении напряжения, он будет использовать фиксированное количество напряжения независимо от тока. Таким образом, если вы подключите светодиод 2 В непосредственно к источнику 3 В, то останется 1 В, который будет отброшен по остальной цепи. Остальная часть цепи в этом случае будет внутренним сопротивлением в блоке питания и проводах. Эти сопротивления обычно довольно низкие (настолько низкие, что вы обычно игнорируете их), и поэтому будет течь большой ток.

Предполагая, что сопротивления находятся в диапазоне 0,1 Ом, это даст ток I = V / R = (3-2) / 0,1 = 10 ампер.

Мощность, рассеиваемая в светодиоде, будет равна P = I * V = 10 * 2 = 20 Вт.

Это очень быстро нагреет светодиод до точки его разрушения. Реальный мир немного сложнее, поскольку светодиод не является идеальным фиксированным падением напряжения с нулевым сопротивлением, но конечный результат в любом случае одинаков.

Если мы добавим последовательный резистор на 100 Ом в дополнение к внутренним сопротивлениям, то ток уменьшится до 10 мА, и светодиод будет хорошо светиться.

Изменение значения резистора изменит яркость, большинство маленьких светодиодов ограничены максимум 20 мА и не видны намного ниже 1 мА. Обычно превышение 10 мА едва заметно (это больше связано с тем, как работают глаза, чем с тем, как работают светодиоды). Вы также можете изменить яркость, включив и выключив их очень быстро, это проще для цифровых систем и, как правило, более эффективно для заданной воспринимаемой яркости (опять же больше за счет глаз, чем светодиодов), это позволяет вам изменять яркость в то время как в оборудовании имеется только один фиксированный резистор. Если вы планируете использовать переменный резистор для установки яркости, то хорошей практикой также является включение небольшого фиксированного значения, чтобы при переменном резисторе в 0 ток был ограничен 20 мА.

Так что, если мы добавим два светодиода в серии?

Каждый светодиод нуждается в 2 В для включения. Два светодиода означают 4V. С источником 3 В у нас нет достаточного напряжения для прямого смещения диодов, и поэтому они будут блокировать весь ток. Светодиоды будут выключены. Если вы увеличите напряжение и правильно установите резистор ограничения тока, они оба включатся. Поскольку яркость зависит от тока, проходящего через светодиод, и они оба будут иметь одинаковый ток, они будут одинаковой яркости (для светодиодов одного типа).

Что, если мы добавим два светодиода параллельно?

Если мы добавим две параллели, каждая со своим собственным резистором, то это фактически отдельные цепи. Предполагая, что питания достаточно, каждый будет действовать так, как если бы он был единственным.

Если они делят резистор, то все становится интереснее. Теоретически, это будет работать нормально, вам нужно уменьшить значение резистора вдвое, чтобы получить то же значение для каждого светодиода, но в противном случае вы ожидаете, что оно будет работать. К сожалению, нет двух одинаковых светодиодов, все они будут иметь слегка отличающиеся напряжения смещения, что означает, что через один ток будет течь больше тока (это был бы весь ток через один, если бы не небольшое увеличение напряжения как тока увеличивается, что мы обычно игнорируем).

Это означает, что два светодиода параллельно с одним резистором почти никогда не будут иметь одинаковую яркость.

Как правило, все, что необходимо для управления группой светодиодов (например, подсветка), будет использовать длинную последовательную цепочку светодиодов и будет повышать напряжение настолько высоко, насколько это необходимо (в пределах разумного), чтобы они все имели одинаковую яркость.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector