Kuhni-nn.ru

Кухни НН
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Светодиод в импульсном режиме

Светодиод в импульсном режиме

В статье "ИК светодиод в предельных режимах работы" описана работа конкретной модели светодиода. Но все светодиоды способны работать в импульсном режиме. В связи с тем что статья вызвала Ваш интерес, который по не вполне понятным причинам замкнулся на описанном ИК светодиоде АЛ106, я решил написать эту статью расширив ее на применение современных мощных светодиодов.

Области применения современных мощных светодиодов

Светодиоды большой мощности выпускаются в нескольких спектральных диапазонах со все более широкой номенклатуре мощности. Они все больше применяются в нашей жизни, от различных сигнальных устройств (в том числе и в автотехнике), технических подсветок до местного освещения и освещения открытых пространств.

В этих случаях условия применения полностью соответствуют рекомендациям производителей.

Для их питания применяются специальные источники питания (драйверы), которые позволяют преобразовать напряжение питающей сети переменного тока в низкое напряжения постоянного тока.

Импульсный режим режим работы мощных светодиодов

Для некоторых применений требуется использование светодиодов в импульсном режиме. Это:

  • Стробоскопы,
  • Датчики охранных систем,
  • Специальные осветители,
  • Импульсных осветителях (вспышках).

Импульсный режим (1, 2), позволяет выделить необходимый импульсный сигнал на фоне внешних засветок. Кроме того импульсный режим позволяет светодиоду выдать большую световую мощность или световой поток, чем в непрерывном режиме при той же мощностью тепловыделения.

  1. Импульсные режимы работы источников света применяются в стробоскопических системах для подсветки при съемках и наблюдении быстрых циклических процессов.
  2. В охранных системах, для увеличения их помехозащищенности в условиях внешних засветок и увеличения дальности работы.
  3. В специальных осветителях для увеличения световой мощность на объекте наблюдаемом с помощью оптико-электронных устройств и их освещения синхронного с частотой работы съемочного оборудования (в том числе и ИК мощных осветителей).
  4. В импульсных осветителях для фотосъемки (фото вспышках) для получения многократного превышения световой мощности на снимаемом удаленном объекте.

( В фотовспышках на светодиодах работающих в импульсном режиме возможно применение применение оптического формирование светового потока на удаленном объекте )

Особенности работы светодиода в импульсном режиме

В связи с тем, что наибольшее тепловыделение на любом коммутирующем электронном приборе работающем в импульсном режиме происходит на фронтах питающего тока, для заметного выигрыша при переходе в этот режим необходимо максимально снижать время переключения.

Не все светодиоды удовлетворяют этому требованию, прежде всего потому что применяемое параллельное их соединение приводит к суммированию их и так не малой емкости. А для питания устройств с собственной большой емкостью необходимо применять специальные схемы, способные работать на высокие емкости нагрузки . Поэтому выбирая светодиод для эксперимента с повышенным током питания в импульсном режиме необходимо проверить время переключения.

При большом времени переключения падает КПД системы СД + ключ управления (может достигать 50%), получаем дополнительное тепловыделение на управляющем ключе.

для надежной работы светодиода в импульсном режиме должно выполняться соотношение :
P ср/ Q < P и
импульсная мощность не должна превышать допустимую среднюю для данного светодиода, умноженную на скважность импульсов.
Или
для одиночного импульса
температура перехода светодиода (к окончанию импульса тока) не должна превышать предельную, указанную для данной модели в его документации.
Читайте так же:
Как разобрать выключатель света этюд

Применение мощного светодиода KPXX-080-5 в импульсном режиме

Рассмотрим применение мощного светодиода KPXX-080-5 (5Вт) в импульсном режиме. В паспортных характеристиках указывается, что данный светодиод работает в импульсном режиме при импульсном прямом токе 2000 мА и скважности 1/10 на частота 1 кГц. Его характеристики:

Абсолютные максимальные значения. Таблица 1.

ПараметрМаксимальное значение
Постоянный прямой ток1500 мА
Импульсный прямой ток
(Скважность Q = 1/10, частота 1 кГц)
2000 мА
Среднее значение прямого тока1500 мА
Чувствительность к электростатическому разряду±16000 В
Температура p-n перехода135°С
Температура алюминиевой печатной платы105°С
Диапазон рабочих температур-40°С / +100°С
Тепловыделение Вт< 6,8

Электрические характеристики (IF=1500 мА, Tj=25°C). Таблица 2.

ЦветПрямое напряжение
(В)
Динамическое сопротивление (Ом)Температурный коэффициент VF (мВ/°С)Тепловое сопротивление переход-корпус
(°С/Вт)
Световой поток
(Лм)
Доминирующая длина волны (нм) / Цветовая температура (К)
Мин.Тип.Макс.
Белый3.23.84.51.0-2103005500K
Белый теплый3.23.84.51.0-2102803300K
Синий3.23.84.51.0-21068468

Как было написано выше, одним из ограничений рабочего тока светодиода является ограничение его мощности тепловыделения на уровне — P ср < P и* Q , что приводит к превышению допустимой температуры перехода. Для данного светодиода в связи с его большим тепловым сопротивлением (10°С/Вт) и одновременного с ростом тока — ростом напряжения на светодиоде предельная мощность достигается уже при токе 2 А. Прирост светового потока при этом токе может достигать 30%. Но экспериментальная оптимизация режима (отбор экземпляра, подбор максимального тока при соблюдении указанных выше ограничений, усиление охлаждения с помощью дополнительного теплоотвода) может позволить поднять рабочий ток до 3А и соответственно световой поток в 2 раза.

Можно предположить, что в режиме одиночного импульса (фото-вспышка) световой поток может достигать 600 — 1000 Лм, а при принятии оговоренных выше дополнительных мер возможно и до 3000 Лм.

Предельные характеристики мощных светодиодов на начало 2010 года

Не вдаваясь в конкретные конструкции светодиодов существующих в настоящее время можно отметить:

ПараметрТип светодиодаВеличина
Тепловое сопротивлениеSST-800,5 — 0,64 °С/Вт
МощностьARPL — 30W30 W
Световой потокSST-80до 2250 Лм
ARPL — 30Wдо 1100 Лм
СветоотдачаSST-80до 100 Лм/Вт
ARPL — 30Wдо 36 Лм/Вт
Напряжение питанияARPL — 30Wдо 24 Вт

На рисунке 1 схематически изображена конструкция светодиодов SST-80 :

Необходимой принадлежностью мощных светодиодов является теплоотвод, поскольку тепловыделение достигает 40 Вт на кристалл (светодиод).

Другие характеристики светодиода приведены на рис. 2 — 5.

Заключение

Главным недостатком светодиодов является достаточно высокое падение напряжения на светодиоде, которое определяется физикой генерации света в p-n переходе любого светодиода. Для видимого света это напряжение составляет (для одного светодиода) около 3,2 — 3,8 В, и с ростом тока растет (см. рис. 3.). Это определяет высокое тепловыделение на светодиоде. Это с ростом мощности светодиода приведет к увеличению размера светильника.

Читайте так же:
Вред выключателя с подсветкой

Например — при мощности тепловыделения 10 Вт для отвода выделяемого тепла требуется порядка 200 см 2 площади теплоотвода, при естественном охлаждении.

Применение низкого напряжения и достаточно большого тока для питания мощного светодиода требует применение специального источника питания который еще увеличивает размеры осветительного устройства с применением мощного светодиода и одновременно снижает его КПД. И увеличивает тепловыделение.

Определение тока

Для осуществления этого есть несколько методов. Рассмотрим наиболее простой из них. Чтобы определить номинальный ток светодиода, потребуется наличие тестера, называемого мультиметром. Такой метод также применяется для обычных диодов.

Измерение силы тока светодиода

Тестирование проводится следующим образом:

  • Щупы мультиметра подключаются плюсовым выводом к аноду, а минусовым к катоду.
  • Анодный вывод у светодиода делается длиннее, чем катодный.
  • Прозванивать можно светодиоды, у которых небольшое напряжение питания. Если у них большая мощность, применять такой метод нельзя.

Лучше воспользоваться проверенным способом измерения характеристик устройства. Для этого понадобятся:

  • блок питания, рассчитанный на 12 В;
  • мультиамперметр;
  • постоянные резисторы – 2,2 и 1 кОм, а также 560 Ом;
  • переменный резистор – 470–680 Ом;
  • вольтметр, желательно цифровой;
  • провода для коммутации схемы.

Как и в предыдущем случае, потребуется узнать полярность диода. Если по его выводам непонятно, где «+» и «-», тогда придется к одному из выводов подсоединить резистор 2,2 кОм. После этого нужно подключить светодиод к блоку питания. При его свечении нужно отключить питание и промаркировать нужный выход «+».

Теперь нужно заменить резистор 2,2 кОм на 560 Ом. В эту цепь последовательно подсоединяется переменный резистор, а также миллиамперметр для проведения замера. Вольтметр, у которого разрешение 0,1 В, подключается параллельно светодиоду. После этого необходимо установить максимальное сопротивление у переменного резистора.

Мультиметр для замера силы тока и напряжения светодиода

Мультиметр для замера силы тока и напряжения светодиода

Можно подсоединить собранную схему к блоку питания, соблюдая полярность. После включения у светодиода будет блеклое свечение. Сопротивление постепенно снижают и следят за вольтметром. Определенное время напряжение будет расти до 0,5 В, расти будет и ток, что влияет на увеличение яркости светодиода. Необходимо фиксировать показания каждые 0,1 В. Оптимальный рабочий ток будет достигнут, когда величина напряжения станет расти медленнее силы тока, а яркость перестанет увеличиваться.

Как узнать падение напряжения на светодиоде

Падение напряжения на светодиоде — это одна из его важных характеристик. С помощью падения напряжения можно узнать, на сколько вольт уменьшится напряжение во время прохождения через один светодиод, если соединение было последовательным. К примеру, если падение напряжения на светодиоде 2,3 вольта, а напряжение питания 24 вольт, то после первой лампочки остальным останется 24—2,3=21,7 вольт. После прохождения второго светодиода значение станет еще меньше: 21,7—2,3=19,4 вольт.

Читайте так же:
Затухание постоянного тока в кабеле

Подсчеты можно проводить до тех пор, пока полученное значение не будет меньше падения напряжения, то есть на следующий диод его уже не хватит. После проведения нехитрых подсчетов можно прийти к выводу, что запитать при таких условиях можно только 10 светодиодов, а 11-й сиротливо останется в сторонке. Если в ленте их больше, то на остальных уже не хватит. Падение напряжения можно измерить двумя способами: практическим и теоретическим.

Теоретический метод

Для теоретического метода определения падения напряжения в светодиоде необходимы таблицы. Изменения этой характеристики напрямую связаны с его цветом. Для изготовления светодиодов разных цветов используются разные полупроводниковые материалы. Здесь производители во мнении не сходятся, а единого стандарта нет, поэтому каждый делает из того, из чего считает нужным. Падение напряжения во многом определяется химическим составом полупроводника. Точных значений для светодиодов одного цвета нет, но существует определенный диапазон, в котором они варьируются. К примеру, для синих и белых 3—3,6 В, для красных 1,8—2В, для жёлтых и зелёных 2—2,4В. Эти данные можно посмотреть по даташиту.

У белых светодиодов показатель самый высокий, а в хвосте списке расположились красные. Хотя данные и приблизительные, этого обычно достаточно для проведения расчетов. Если светодиоды достались по наследству без документации, то можно поискать в интернете похожие, а после скачать документацию для них. Такой метод, к сожалению, совершенно ненадежен, так как под идентичными корпусами может скрываться разная начинка, соответственно и характеристики у нее будут другими.

Практический метод

В реальности проще это падение напряжения на светодиоде измерить вольтметром в схеме, чем выискивать в графиках и таблицах. Не нужно объяснять, что вольтметр должен быть включен на постоянное напряжение, если через диод течет постоянный ток, а щупы должны касаться анода и катода диода. Если возникают трудности с идентификацией, то отличить их легко. Катод короче анода, что видно невооруженным глазом.

Чем драйвер отличается от блока питания?

светодиодный драйверОба устройства предназначены для питания электронных приборов, которые нельзя подключать непосредственно к сети переменного тока 220 V. Стандартный блок питания создает на выходе только стабилизированное напряжение 12 V, которое не зависит от скачков входного напряжения и перепадов питающего тока. Драйверами называют специфические источники питания, которые стабилизируют на выходе ток и применяются только для светодиодов. Блоки питания также используют для диодной светотехники. Они бывают трансформаторными и импульсными. Первые просты, недороги, но слишком много весят и отличаются небольшим КПД. Вторые в несколько раз меньше и легче, однако не менее чувствительны к перегрузкам и на холостом ходу так же часто выходят из строя.

Читайте так же:
Вилка розетка кабель для электроплиты

Про светодиодные ленты

Все большее распространение получают светодиодные ленты. Благодаря удобству монтажа. Требуемую длину ленты можно отрезать по меткам, нанесенным через определенное количество светодиодов, и припаять питание, согласно обозначениям на контактных площадках в месте реза. Как правило они имеют хорошую влагозащищенность, либо полную водонепроницаемость, если покрыты прозрачным гибким полимером.

На таких LED-лентах установлены резисторы на каждую группу светодиодов между метками, и остается только подключить к ним блок питания, например вот такой:

Выбор варианта питания

Если лампы освещают помещение, не требующее особенного качества света, то вполне возможно использование блоков питания трансформаторного или импульсного типа. В этом случае не будут особенно заметны пульсации света из-за скачков напряжения.

В случае, когда необходим поток света высокого качества, а также если этот светильник потребляет большую мощность, то рекомендуется использовать драйвер.

На выбор блоки питания влияет также место расположения светильника. В частности, это влияет на степень защиты. В жилом помещении она должны быть ниже, а в агрессивной среде с пылью, влагой требования будут более высокими.

четверг, 19 января 2012 г.

Светодиоды — маркировка, характеристика, подключение

    Маркировка светодиодов

Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов

Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета

Как запитать светодиод от сети 220 В.

25 комментариев:

Познавательно, особенно узнал про паралельное подключение, а то не знал да сапалил.

Алмаз-Сервис.
Подключение бытовой техники: стиральных машин, посудомоечных машин, плит, в том числе встраиваемых, вытяжек и т.п. http://vk.com/club38610849

полезная информация, пригодилась при подключении в автомобиле светодиодов в стопы

Кошмар, поменяйте цвет шрифта, как можно такой цвет прочесть да ещё и на коричневом фоне?

Цвет исправлен, так лучше?

"Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер)."

Как так?? решил проверить по формуле R=U/I, вышло, что 1.9вольт с 95Ом резистором дает 0.02А тока на светодиод, 2 вотльт с таким же резистором 0.021А. Разница 5% а не 50%. Где ошибка?

Ток не 50% увеличится, а нагрузка на светодиод возрастет в половину, т.е. он проработает меньше часов на 50%

Да, получится измени мы напряжение на 1 вольт и ток через диод изменится на 50%. А это катастрофично. И, поэтому надо быть предельно внимательными.
Спасибо за труд. Тема эта будет подыматься ещё многие годы. Это только начало.Интересно мне белые светодиоды, которыми будем замеменять лампы накаливания и энергосберегающие. А есть ли помощнее светодиоды, 50-100 мА, или ещё больше, с приличной яркостью, чтобы одним диодом лампочку заменить? Тогда и со схемой стабилизации тока можно повозиться.
Удачи. Счастливого труда.
PS Мне тоже сложно читать на тёмном фоне. Классика — черный шрифт на белом, ну приемлемо светлый фон. Мнрогие экспериментируют с красным, синим, коричневым черным. Тяжелее читается. Но спорить здесь не надо. Это дело вкуса.

Читайте так же:
Кабель пвс 5х6 технические характеристики ток

andre.58, пишите чушь сами, и других неофитов вводите в заблуждение.
Вследствие нелинейности ВАХ диодов связь между током и напряжением непропорциональна. Особенности расчета режимов цепей с нелинейными элементами гуглом не скрываются. Удачи.

я остался доволен статьёй ! молодец — СПАСИБО,много узнал/не ковыряясь по книгам/ так держать -АВТОР .

Может, конечно, это мне так везло, но я бы не настаивал что тонкий маленький электрод (внутри прозрачного корпуса) *всегда* анод. Помню случаи когда было и наоборот. Возможно китайский брак, конечно, но я всегда тестирую новоприбывшие светодиоды на полярность.

Столько много нового узнал . Правда нельзя светодиод подключать напрямую (без ограничивающего резистора) к источнику питания? А то я не знал таких нюансов и подключал напрямую, уже пятый год работают схемы и ничего не сгорает . :))) Uпад — не что иное как напряжение питания светодиода! Понятно, что если напряжение питания будет выше номинального, то светодиод "сгорит", если меньше, то он просто не будет светиться. Таким образом необходимо обеспечить соответствие подаваемого напряжения на светодиод номинальному, самый простой способ — использовать резистор, но не единственный, а если напряжение источника питания соответствует номинальному напряжению светодиода, то и заморачиваться не стоит. Как-то так.
Ещё один нюанс — трансформаторы для светодиодных светильников стоят в разы дороже аналогичных трансформаторов для галогенных ламп и продавцы в магазинах втюхивают клиентам, что нельзя использовать транс, предназначенный для галогенок, для светодиодов, ссылаясь на "квалифицированное" мнение "электриков". Однако, галогенки более чувствительны к перенапряжению, чем светодиоды, поэтому это полный абсурд. То что подходит для галогенных ламп — подойдет и для светодиодных.
PS. И всё-таки поменяйте цвет фона — цвет шрифта, тяжело читать.

Соединение выпрямителя и светодиодной ленты

Входная цепь, как правило, комплектуется электрической вилкой (рис. 3) типа А (слева) или типа С (справа), предназначенной, в основном, для проверки работоспособности. Обычно при монтаже в электросеть вилка обрезается, и монтаж производится путем присоединения зачищенных проводов коннектора к токоподводящей цепи.

Вилка типа А Вилка типа СРис. 3. Типы вилок, используемых в выпрямителе.

Подключение (рис. 4) коннектора к светодиодной ленте 1, рассчитанной на постоянный ток напряжением 220В производится посредством разъема 3 через вилку 2, которая входит в комплект коннектора. Вилка 2 подключается к светодиодной ленте таким образом, чтобы обеспечить надежный контакт с токопроводящими шинами ленты. Дополнительной изоляции соединения не требуется.

Подключение светодиодной ленты 220ВРис. 4. Порядок подключения светодиодной ленты 220В к выпрямителю.

В комплектацию выпрямителя также входит силиконовая заглушка, с помощью которой изолируется свободный конец светодиодной ленты (рис. 5), закрывая токопроводящие шины на конце ленты.

Силиконовая заглушкаРис. 5. Оконечная силиконовая заглушка.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector