Calcolare la tensione di alimentazione di un LED è un passaggio necessario per qualsiasi progetto di illuminazione elettrica, e fortunatamente è facile da fare. Tali misurazioni sono necessarie per calcolare la potenza dei LED, poiché è necessario conoscerne la corrente e la tensione. La potenza di un LED si calcola moltiplicando la corrente per la tensione. In questo caso, è necessario prestare la massima attenzione quando si lavora con i circuiti elettrici, anche quando si misurano piccole quantità. Nell'articolo considereremo in dettaglio la domanda su come scoprire la tensione per garantire il corretto funzionamento degli elementi LED.
Funzionamento LED
I LED esistono in diversi colori, ci sono due e tre colori, lampeggiano e cambiano colore. Affinché l'utente possa programmare la sequenza di funzionamento della lampada, vengono utilizzate varie soluzioni che dipendono direttamente dalla tensione di alimentazione del LED. Per illuminare il LED è necessaria una tensione minima (soglia), mentre la luminosità sarà proporzionale alla corrente. Tensione accesaIl LED aumenta leggermente con la corrente perché c'è una resistenza interna. Quando la corrente è troppo alta, il diodo si riscalda e si brucia. Pertanto, la corrente è limitata a un valore sicuro.
Il resistore è posto in serie perché la griglia del diodo necessita di una tensione molto più alta. Se U è invertito, non scorre corrente, ma per un U alto (es. 20V) si verifica una scintilla interna (guasto) che distrugge il diodo.
Come con tutti i diodi, la corrente scorre attraverso l'anodo ed esce attraverso il catodo. Sui diodi rotondi, il catodo ha un filo più corto e il corpo ha una piastra laterale del catodo.
Dipende della tensione dal tipo di lampada
Con la proliferazione di LED ad alta luminosità progettati per fornire lampade sostitutive per l'illuminazione commerciale e interna, c'è un'uguale, se non maggiore, proliferazione di soluzioni di alimentazione. Con centinaia di modelli di decine di produttori, diventa difficile comprendere tutte le permutazioni delle tensioni di ingresso/uscita dei LED e dei valori di corrente/potenza in uscita, per non parlare delle dimensioni meccaniche e di molte altre caratteristiche per la regolazione della luminosità, il controllo remoto e la protezione dei circuiti.
Ci sono molti LED diversi sul mercato. La loro differenza è determinata da molti fattori nella produzione dei LED. Il trucco dei semiconduttori è un fattore, ma anche la tecnologia di fabbricazione e l'incapsulamento svolgono un ruolo importante nel determinare le prestazioni dei LED. I primi LED erano rotondicome i modelli C (diametro 5 mm) e F (diametro 3 mm). Quindi sono entrati in vigore diodi e blocchi rettangolari che combinano diversi LED (reti).
La forma semisferica è un po' come una lente d'ingrandimento che determina la forma del raggio di luce. Il colore dell'elemento emittente migliora la diffusione e il contrasto. Le designazioni e la forma più comuni dei LED:
- A: rosso diametro 3mm nel supporto per CI.
- B: diametro rosso di 5 mm utilizzato nel pannello frontale.
- C: viola 5 mm.
- D: bicolore giallo e verde.
- E: rettangolare.
- F: giallo 3 mm.
- G: bianco ad alta luminosità 5mm.
- H: rosso 3 mm.
- K- anodo: catodo, indicato da una superficie piana nella flangia.
- F: cavo di collegamento anodo da 4/100 mm.
- C: Coppa riflettente.
- L: una forma curva che si comporta come una lente d'ingrandimento.
Specifiche del dispositivo
Un riepilogo dei vari parametri LED e della tensione di alimentazione si trova nelle specifiche del venditore. Quando si scelgono i LED per applicazioni specifiche, è importante comprenderne la differenza. Esistono molte specifiche LED diverse, ognuna delle quali influenzerà la scelta di un tipo particolare. Le specifiche dei LED si basano su colore, U e corrente. I LED tendono a fornire un colore.
Il colore emesso da un LED è definito in termini di lunghezza d'onda massima (lpk), che è la lunghezza d'onda che ha la massima emissione di luce. Tipicamente, le variazioni di processo danno variazioni di lunghezza d'onda di picco fino a ±10 nm. Quando si scelgono i colori nelle specifiche LED, vale la pena ricordare che l'occhio umano è più sensibile alle sfumature o alle variazioni di colore intorno alla regione giallo/arancione dello spettro, da 560 a 600 nm. Ciò può influire sulla scelta del colore o della posizione dei LED, che è direttamente correlata ai parametri elettrici.
Corrente e voltaggio LED
Durante il funzionamento, i LED hanno una determinata caduta U, che dipende dal materiale utilizzato. La tensione di alimentazione dei LED nella lampada dipende anche dal livello di corrente. I LED sono dispositivi controllati dalla corrente e il livello di luce è una funzione della corrente, aumentandola aumenta la resa luminosa. È necessario garantire che il funzionamento del dispositivo sia tale che la corrente massima non superi il limite consentito, il che può portare a un'eccessiva dissipazione del calore all'interno del chip stesso, riducendo il flusso luminoso e accorciando la vita utile. La maggior parte dei LED richiede un resistore di limitazione della corrente esterno.
Alcuni LED possono includere un resistore in serie, quindi è necessaria la tensione per fornire i LED. I LED non consentono una U inversa grande. Non dovrebbe mai superare il valore massimo dichiarato, che di solito è piuttosto piccolo. Se esiste la possibilità di una U inversa sul LED, è meglio creare una protezione nel circuito per evitare danni. Questi possono essere solitamente semplici circuiti a diodi che forniranno una protezione adeguata per qualsiasi LED. Non devi essere un professionista per ottenerlo.
Alimentazione per LED
Illuminazione I LED sono alimentati in corrente e il loro flusso luminoso è proporzionale alla corrente che li attraversa. La corrente è correlata alla tensione di alimentazione dei LED nella lampada. Diversi diodi collegati in serie hanno la stessa corrente che li attraversa. Se sono collegati in parallelo, ogni LED riceve la stessa U, ma attraverso di essi scorre una corrente diversa a causa dell'effetto di dispersione sulla caratteristica corrente-tensione. Di conseguenza, ogni diodo emette un'emissione luminosa diversa.
Pertanto, quando si selezionano gli elementi, è necessario sapere quale tensione hanno i LED. Ciascuno richiede circa 3 volt ai suoi terminali per funzionare. Ad esempio, una serie a 5 diodi richiede circa 15 volt ai terminali. Per fornire una corrente regolata con U sufficiente, il LEC utilizza un modulo elettronico chiamato driver.
Ci sono due soluzioni:
- Driver esterno installato all'esterno dell'apparecchio, con alimentazione a bassissima tensione di sicurezza.
- Interno, integrato nella torcia, ovvero sottounità con modulo elettronico che regola la corrente.
Questo driver può essere alimentato da 230 V (Classe I o Classe II) o Safety Extra Low U (Classe III), come 24 V..
Vantaggi della selezione della tensione del LED
Un corretto calcolo della tensione di alimentazione dei LED nella lampada ha 5 vantaggi chiave:
- U ultra-bassa sicura, possibilmente indipendentemente danumero di LED. I LED devono essere installati in serie per garantire lo stesso livello di corrente in ciascuno di essi dalla stessa sorgente. Di conseguenza, maggiore è il numero di LED, maggiore è la tensione ai terminali del LED. Se si tratta di un dispositivo driver esterno, la tensione di sicurezza di sovrasensibilità dovrebbe essere molto più alta.
- L'integrazione del driver all'interno delle lanterne consente un'installazione completa del sistema a bassissima tensione di sicurezza (SELV), indipendentemente dal numero di sorgenti luminose.
- Installazione più affidabile nello standard di cablaggio per lampade a LED collegate in parallelo. I driver forniscono una protezione aggiuntiva, soprattutto contro l'aumento della temperatura, che garantisce una maggiore durata nel rispetto della tensione di alimentazione dei LED per diversi tipi e correnti. Messa in servizio più sicura.
- L'integrazione dell'alimentazione LED nel driver evita m altrattamenti sul campo e migliora la loro capacità di resistere all'hot plug. Se l'utente collega la luce LED solo a un driver esterno già acceso, potrebbe causare la sovratensione dei LED quando sono collegati e quindi distruggerli.
- Facile manutenzione. Eventuali problemi tecnici sono più facilmente visibili nelle lampade a LED con sorgente di tensione.
Potenza e dissipazione del calore
Quando la caduta U attraverso una resistenza è importante, è necessario scegliere il resistore giusto in grado di dissipare la potenza richiesta. Consumo20 mA possono sembrare bassi, ma la potenza calcolata suggerisce il contrario. Quindi, ad esempio, per una caduta di tensione di 30 V, il resistore deve dissipare 1400 ohm. Calcolo della dissipazione di potenza P=(Ures x Ures) / R, dove:
- P - il valore della potenza dissipata dal resistore, che limita la corrente nel LED, W;
- U - tensione attraverso il resistore (in volt);
- R - valore del resistore, Ohm.
P=(28 x 28) / 1400=0,56 W.
Un alimentatore LED da 1 W non resiste al surriscaldamento per lungo tempo e anche 2 W si guastano troppo rapidamente. In questo caso, è necessario collegare in parallelo due resistori da 2700 Ω/0,5 W (o due resistori da 690 Ω/0,5 W in serie) per distribuire uniformemente la dissipazione del calore.
Controllo del calore
Trovare la potenza ottimale per il tuo sistema ti aiuterà a saperne di più sul controllo del calore necessario per un funzionamento affidabile dei LED, poiché i LED generano calore che può essere molto dannoso per il dispositivo. Troppo calore farà sì che i LED producano meno luce e accorceranno anche la durata della vita. Per un LED da 1 watt, si consiglia di cercare un dissipatore di calore da 3 pollici quadrati per ogni watt di LED.
Attualmente, l'industria dei LED sta crescendo a un ritmo abbastanza rapido ed è importante conoscere la differenza tra i LED. Questa è una domanda generale in quanto i prodotti possono variare da molto economici a costosi. Devi fare attenzione quando acquisti LED economici, poiché possono funzionare.eccellente, ma, di regola, non funziona a lungo e brucia rapidamente a causa di parametri scadenti. Nella produzione di LED, il produttore indica nei passaporti le caratteristiche con valori medi. Per questo motivo, gli acquirenti non sempre conoscono le caratteristiche esatte dei LED in termini di flusso luminoso, colore e tensione diretta.
Determinazione della tensione diretta
Prima di conoscere la tensione di alimentazione del LED, impostare le impostazioni del multimetro appropriate: corrente e U. Prima di eseguire il test, impostare la resistenza sul valore più alto per evitare il burnout del LED. Questo può essere fatto semplicemente: bloccare i cavi del multimetro, regolare la resistenza fino a quando la corrente non raggiunge i 20 mA e fissare la tensione e la corrente. Per misurare la tensione diretta dei LED avrai bisogno di:
- LED da testare.
- LED sorgente U con parametri superiori al LED a tensione costante.
- Multimetro.
- Pinze a coccodrillo per trattenere il LED sui puntali per determinare la tensione di alimentazione dei LED negli apparecchi.
- Cavi.
- Resistenza variabile da 500 o 1000 ohm.
La corrente primaria del LED blu era 3,356 V a 19,5 mA. Se viene utilizzata una tensione di 3,6 V, il valore della resistenza da utilizzare viene calcolato dalla formula R=(3,6 V-3,356 V) / 0,0195 A)=12,5 ohm. Per misurare i LED ad alta potenza, seguire la stessa procedura e impostare la corrente tenendo velocemente premuto il valore sul multimetro.
Misurazione della tensione di alimentazione dei LED smd alta> L'alimentazione in corrente continua da 350 mA può essere un po' complicata perché quando si riscaldano rapidamente, U scende drasticamente. Ciò significa che la corrente sarà maggiore per una data U. Se l'utente non ha tempo, dovrà raffreddare il LED a temperatura ambiente prima di misurare nuovamente. Puoi usare 500 ohm o 1k ohm. Per ottenere una regolazione grossolana e fine o per collegare in serie un resistore variabile di gamma superiore e inferiore.
Definizione alternativa di tensione
Il primo passo per calcolare il consumo energetico dei LED è determinare la tensione del LED. Se non c'è un multimetro a portata di mano, puoi studiare i dati del produttore e trovare il passaporto U del blocco LED. In alternativa, puoi stimare U in base al colore dei LED, ad esempio, la tensione di alimentazione di un LED bianco è 3,5V.
Dopo aver misurato la tensione del LED, viene determinata la corrente. Può essere misurato direttamente con un multimetro. I dati del produttore forniscono una stima approssimativa della corrente. Successivamente, puoi calcolare molto rapidamente e facilmente il consumo energetico dei LED. Per calcolare il consumo di energia di un LED, moltiplica semplicemente la U del LED (in volt) per la corrente del LED (in ampere).
Il risultato, misurato in watt, è la potenza utilizzata dai LED. Ad esempio, se un LED ha una U di 3,6 e una corrente di 20 milliampere, utilizzerà 72 milliwatt di energia. A seconda delle dimensioni e della scala del progetto, le letture di tensione e corrente possono essere misurate in unità più piccole o più grandi rispetto alla corrente di base o ai watt. Potrebbero essere necessarie conversioni di unità. Quando esegui questi calcoli, ricorda che 1000 milliwatt equivalgono a un watt e 1000 milliampere equivalgono a un ampere.
Test LED con multimetro
Per testare il LED e scoprire se funziona e di che colore scegliere, viene utilizzato un multimetro. Deve avere una funzione di test del diodo, indicata dal simbolo del diodo. Quindi, per il test, fissa i cavi di misurazione del multimetro sulle gambe del LED:
- Collegare il cavo nero sul catodo (-) e il cavo rosso sull'anodo (+), se l'utente commette un errore il LED non si accende.
- Forniscono una piccola corrente ai sensori e se vedi che il LED si accende leggermente, allora funziona.
- Quando controlli il multimetro, devi considerare il colore del LED. Ad esempio, test del LED giallo (ambra) - La tensione di soglia del LED è 1636 mV o 1,636 V. Se viene testato il LED bianco o il LED blu, la tensione di soglia è superiore a 2,5 V o 3 V.
Per testare un diodo, l'indicatore sul display deve essere compreso tra 400 e 800 mV in una direzione e non mostrare nella direzione opposta. I LED normali hanno la soglia U come descritto nella tabella seguente, ma a parità di colore possono presentare differenze significative. La corrente massima è di 50 mA, ma si consiglia di non superare i 20 mA. A 1-2 mA, i diodi si illuminano già bene. Soglia LED U
| Tipo di LED | V fino a 2 mA | V fino a 20 mA |
| Infrarossi | 1, 05 | 1.2 |
| Tensione di alimentazione LED rosso | 1, 8 | 2, 0 |
| Giallo | 1, 9 | 2, 1 |
| Verde | 1, 8 | 2, 4 |
| Bianco | 2, 7 | 3, 2 |
| Blu | 2, 8 | 3, 5 |
Quando la batteria è completamente carica, la corrente è di soli 0,7 mA a 3,8 V. Negli ultimi anni, i LED hanno fatto progressi significativi. Esistono centinaia di modelli, con un diametro di 3 mm e 5 mm. Esistono diodi più potenti con un diametro di 10 mm o in casi speciali, nonché diodi per il montaggio su un circuito stampato lungo fino a 1 mm.
Avvio dei LED dall'alimentazione CA
I LED sono generalmente considerati dispositivi CC, che funzionano con pochi volt di CC. Nelle applicazioni a bassa potenza con pochi LED questo è un approccio perfettamente accettabile, come i telefoni cellulari alimentati da una batteria CC, ma altre applicazioni come un sistema di illuminazione lineare a strisce che si estende per 100 m intorno a un edificio non possono funzionare con questa disposizione.
L'unità DC soffre di perdite di distanza, che richiedono un'unità U maggiore dall'inizio, eregolatori aggiuntivi che perdono potenza. AC semplifica l'uso dei trasformatori per ridurre U a 240 V AC o 120 V AC dai kilovolt utilizzati nelle linee elettriche, il che è molto più problematico per DC. L'avvio di qualsiasi tipo di LED con tensione di rete (es. 120V AC) richiede che l'elettronica tra l'alimentatore e i dispositivi stessi fornisca una U costante (es. 12V DC). La capacità di pilotare più LED è importante.
Lynk Labs ha sviluppato una tecnologia che consente di alimentare il LED dalla tensione CA. Il nuovo approccio consiste nello sviluppo di LED CA che possono essere azionati direttamente da una fonte di alimentazione CA. Molti apparecchi LED standalone hanno semplicemente un trasformatore tra la presa a muro e l'apparecchio per fornire la U costante richiesta.
Un certo numero di aziende ha sviluppato lampadine a LED che si avvitano direttamente in prese standard, ma contengono invariabilmente anche circuiti miniaturizzati che convertono AC in DC prima di essere alimentati ai LED.
Un LED rosso o arancione standard ha una soglia U da 1,6 a 2,1 V, per i LED gialli o verdi la tensione è compresa tra 2,0 e 2,4 V e per blu, rosa o bianco, questa tensione è compresa tra 3,0 e 3,6 V. La tabella seguente elenca alcune tensioni tipiche. I valori tra parentesi corrispondono al normalizzato più vicinovalori in serie E24.
Le specifiche della tensione di alimentazione per i LED sono mostrate nella tabella seguente.
Simboli:
- STD - LED standard;
- HL - LED ad alta luminosità;
- FC - basso consumo.
Questi dati sono sufficienti per consentire all'utente di determinare autonomamente i parametri del dispositivo necessari per il progetto di illuminazione.
