محاسبه ولتاژ تغذیه یک LED یک مرحله ضروری برای هر پروژه روشنایی الکتریکی است و خوشبختانه انجام آن آسان است. چنین اندازه گیری هایی برای محاسبه توان LED ها ضروری است، زیرا باید جریان و ولتاژ آن را بدانید. توان یک LED با ضرب جریان در ولتاژ محاسبه می شود. در این مورد، هنگام کار با مدارهای الکتریکی، حتی هنگام اندازه گیری مقادیر کم، باید بسیار مراقب باشید. در مقاله، ما به طور مفصل به این سوال خواهیم پرداخت که چگونه می توان ولتاژ را برای اطمینان از عملکرد صحیح عناصر LED در نظر گرفت.
عملکرد LED
LED ها در رنگ های مختلف وجود دارند، دو و سه رنگ، چشمک زن و تغییر رنگ وجود دارد. برای اینکه کاربر بتواند توالی عملکرد لامپ را برنامه ریزی کند، از راه حل های مختلفی استفاده می شود که به طور مستقیم به ولتاژ تغذیه LED بستگی دارد. برای روشن کردن LED، حداقل ولتاژ (آستانه) مورد نیاز است، در حالی که روشنایی متناسب با جریان خواهد بود. ولتاژ روشنLED با جریان کمی افزایش می یابد زیرا مقاومت داخلی وجود دارد. وقتی جریان خیلی زیاد باشد، دیود گرم می شود و می سوزد. بنابراین، جریان به یک مقدار مطمئن محدود شده است.
مقاومت به صورت سری قرار می گیرد زیرا شبکه دیود به ولتاژ بسیار بالاتری نیاز دارد. اگر U معکوس شود، هیچ جریانی جریان نمی یابد، اما برای یک U بالا (مثلا 20 ولت) یک جرقه داخلی (خرابی) رخ می دهد که دیود را از بین می برد.
مانند همه دیودها، جریان از آند عبور می کند و از کاتد خارج می شود. در دیودهای گرد، کاتد دارای سیم کوتاهتر و بدنه دارای صفحه جانبی کاتدی است.
وابستگی ولتاژ به نوع لامپ
با تکثیر LED های با روشنایی بالا که برای ارائه لامپ های جایگزین برای روشنایی تجاری و داخلی طراحی شده اند، راه حل های قدرت به همان اندازه، اگر نه بیشتر، افزایش می یابد. با صدها مدل از ده‌ها سازنده، درک همه جایگشت‌های ولتاژهای ورودی/خروجی LED و مقادیر جریان/قدرت خروجی، بدون ذکر ابعاد مکانیکی و بسیاری ویژگی‌های دیگر برای کاهش نور، کنترل از راه دور و حفاظت از مدار، دشوار می‌شود.
LED های مختلف زیادی در بازار وجود دارد. تفاوت آنها توسط عوامل بسیاری در تولید ال ای دی تعیین می شود. آرایش نیمه هادی یک عامل است، اما فناوری ساخت و کپسوله سازی نیز نقش مهمی در تعیین عملکرد LED دارد. اولین LED ها گرد بودندبه عنوان مدل های C (قطر 5 میلی متر) و F (قطر 3 میلی متر). سپس، دیودها و بلوک‌های مستطیلی که چندین LED (شبکه) را ترکیب می‌کنند، وارد عمل شدند.
شکل نیمکره ای کمی شبیه ذره بین است که شکل پرتو نور را تعیین می کند. رنگ عنصر ساطع کننده انتشار و کنتراست را بهبود می بخشد. رایج ترین نامگذاری و شکل LED:
- A: قطر قرمز 3 میلی متر در نگهدارنده برای CI.
- B: قطر 5 میلی متر قرمز استفاده شده در پانل جلویی.
- C: بنفش 5mm.
- D: دو رنگ زرد و سبز.
- E: مستطیل.
- F: زرد 3mm.
- G: سفید روشنایی بالا 5mm.
- H: قرمز 3mm.
- K- آند: کاتد، که با سطح صاف در فلنج نشان داده می شود.
- F: سیم اتصال آند 4/100 میلی متر.
- C: فنجان انعکاسی.
- L: یک شکل منحنی که مانند یک ذره بین عمل می کند.
مشخصات دستگاه
خلاصه ای از پارامترهای مختلف LED و ولتاژ منبع تغذیه در مشخصات فروشنده است. هنگام انتخاب LED ها برای کاربردهای خاص، مهم است که تفاوت آنها را درک کنید. مشخصات LED های مختلفی وجود دارد که هر کدام بر انتخاب نوع خاصی تأثیر می گذارد. مشخصات LED بر اساس رنگ، U و جریان است. LED ها تمایل به ارائه یک رنگ دارند.
رنگ ساطع شده توسط LED بر اساس حداکثر طول موج آن (lpk) تعریف می شود، که طول موجی است که حداکثر نور خروجی را دارد. به طور معمول، تغییرات فرآیند باعث تغییرات حداکثر طول موج تا ± 10 نانومتر می شود.هنگام انتخاب رنگ ها در مشخصات LED، شایان ذکر است که چشم انسان به رنگ ها یا تغییرات رنگ در اطراف ناحیه زرد/نارنجی طیف - از 560 تا 600 نانومتر - حساس ترین است. این ممکن است بر انتخاب رنگ یا موقعیت LED ها تأثیر بگذارد که مستقیماً با پارامترهای الکتریکی مرتبط است.
جریان و ولتاژ LED
در طول کار، LED ها دارای یک قطره U هستند که بستگی به ماده استفاده شده دارد. ولتاژ تغذیه LED های لامپ نیز به سطح جریان بستگی دارد. LED ها دستگاه های کنترل شده با جریان هستند و سطح نور تابعی از جریان است که افزایش آن باعث افزایش خروجی نور می شود. لازم است اطمینان حاصل شود که عملکرد دستگاه به گونه ای است که حداکثر جریان از حد مجاز تجاوز نمی کند، که می تواند منجر به اتلاف گرمای بیش از حد در خود تراشه، کاهش شار نور و کوتاه شدن عمر مفید شود. اکثر LED ها به یک مقاومت محدود کننده جریان خارجی نیاز دارند.
برخی از LED ها ممکن است دارای یک مقاومت سری باشند، بنابراین چه ولتاژی برای تامین LED ها مورد نیاز است. ال ای دی ها اجازه U معکوس بزرگ را نمی دهند. هرگز نباید از حداکثر مقدار اعلام شده خود که معمولاً بسیار کوچک است تجاوز کند. اگر احتمال U معکوس بر روی LED وجود دارد، بهتر است برای جلوگیری از آسیب، محافظ را در مدار تعبیه کنید. اینها معمولاً می توانند مدارهای دیود ساده ای باشند که حفاظت کافی برای هر LED را فراهم می کنند. برای بدست آوردن آن لازم نیست یک حرفه ای باشید.
منبع تغذیه برای LED
ال ای دی های روشنایی دارای انرژی جریان هستند و شار نوری آنها متناسب با جریانی است که از آنها می گذرد. جریان مربوط به ولتاژ تغذیه LED های موجود در لامپ است. چندین دیود که به صورت سری به هم متصل شده اند دارای جریان برابری هستند که از آنها عبور می کند. اگر آنها به صورت موازی متصل شوند، هر LED همان U را دریافت می کند، اما به دلیل تأثیر پراکندگی بر مشخصه جریان-ولتاژ، جریان متفاوتی از آنها عبور می کند. در نتیجه، هر دیود یک خروجی نور متفاوتی ساطع می کند.
بنابراین، هنگام انتخاب عناصر، باید بدانید که LED ها چه ولتاژی دارند. هر کدام تقریباً به 3 ولت در پایانه های خود برای کار کردن نیاز دارند. به عنوان مثال، یک سری 5 دیودی تقریباً به 15 ولت در ترمینال ها نیاز دارد. برای تامین جریان تنظیم شده با U کافی، LEC از یک ماژول الکترونیکی به نام درایور استفاده می کند.
دو راه حل وجود دارد:
- درایور خارجی نصب شده در خارج از لامپ، با منبع تغذیه ولتاژ فوق العاده کم ایمنی.
- داخلی، تعبیه شده در چراغ قوه، یعنی واحد فرعی با ماژول الکترونیکی که جریان را تنظیم می کند.
این درایور را می توان با 230 ولت (کلاس I یا کلاس II) یا Safety Extra Low U (کلاس III) مانند 24 ولت تغذیه کرد..
مزایای انتخاب ولتاژ LED
محاسبه صحیح ولتاژ تغذیه LED ها در لامپ 5 مزیت کلیدی دارد:
- U بسیار کم ایمن، احتمالاً بدون توجه بهتعداد LED ها LED ها باید به صورت سری نصب شوند تا جریان یکسانی در هر یک از آنها از یک منبع تضمین شود. در نتیجه، هرچه تعداد ال ای دی ها بیشتر باشد، ولتاژ ترمینال های LED بیشتر می شود. اگر یک دستگاه درایور خارجی است، ولتاژ ایمنی بیش از حد حساس باید بسیار بالاتر باشد.
- ادغام درایور در داخل فانوس ها امکان نصب کامل سیستم با ولتاژ بسیار پایین ایمنی (SELV) را بدون توجه به تعداد منابع نور فراهم می کند.
- نصب قابل اعتمادتر در استاندارد سیم کشی برای لامپ های LED متصل به موازات. درایورها محافظت بیشتری را به خصوص در برابر افزایش دما ارائه می دهند که طول عمر بیشتری را تضمین می کند و در عین حال ولتاژ تغذیه LED ها را برای انواع و جریان های مختلف رعایت می کند. راه اندازی ایمن تر.
- ادغام برق LED در راننده از سوء استفاده در میدان جلوگیری می کند و توانایی آنها را برای مقاومت در برابر اتصال داغ بهبود می بخشد. اگر کاربر فقط چراغ LED را به یک درایور خارجی که از قبل روشن است وصل کند، ممکن است باعث شود LEDها هنگام اتصال بیش از حد ولتاژ کنند و در نتیجه آنها را از بین ببرد.
- نگهداری آسان. هر گونه مشکل فنی در لامپ های LED با منبع ولتاژ به راحتی قابل مشاهده است.
اتلاف نیرو و گرما
وقتی افت U در یک مقاومت مهم است، باید مقاومت مناسبی را انتخاب کنید که بتواند توان مورد نیاز را از بین ببرد. مصرف20 میلی آمپر ممکن است کم به نظر برسد، اما توان محاسبه شده چیز دیگری را نشان می دهد. بنابراین، برای مثال، برای افت ولتاژ 30 ولت، مقاومت باید 1400 اهم را از بین ببرد. محاسبه اتلاف توان P=(Ures x Ures) / R،
where:
- P - مقدار توان تلف شده توسط مقاومت، که جریان در LED را محدود می کند، W;
- U - ولتاژ در سراسر مقاومت (به ولت)؛
- R - مقدار مقاومت، اهم.
P=(28 x 28) / 1400=0.56 W.
یک منبع تغذیه LED 1W برای مدت طولانی در برابر گرمای بیش از حد مقاومت نمی کند و 2W نیز خیلی سریع از کار می افتد. برای این مورد، دو مقاومت 2700Ω/0.5 وات (یا دو مقاومت سری 690 Ω/0.5 وات) باید به صورت موازی وصل شوند تا اتلاف گرما به طور مساوی توزیع شود.
کنترل حرارت
پیدا کردن وات بهینه برای سیستم به شما کمک می کند تا در مورد کنترل حرارت مورد نیاز برای عملکرد مطمئن LED اطلاعات بیشتری کسب کنید، زیرا LED ها گرمایی تولید می کنند که می تواند برای دستگاه بسیار مضر باشد. گرمای بیش از حد باعث می شود که LED ها نور کمتری تولید کنند و همچنین طول عمر را کاهش می دهد. برای LED 1 وات، توصیه می شود برای هر وات LED به دنبال یک هیت سینک 3 اینچ مربع باشید.
در حال حاضر، صنعت LED با سرعت نسبتاً سریعی در حال رشد است و دانستن تفاوت در LED ها مهم است. این یک سوال کلی است زیرا محصولات می توانند از بسیار ارزان تا گران قیمت باشند. هنگام خرید LED های ارزان قیمت باید مراقب باشید، زیرا آنها می توانند کار کنند.عالی است، اما، به عنوان یک قاعده، برای مدت طولانی کار نمی کند و به دلیل پارامترهای ضعیف به سرعت می سوزد. در ساخت LED ها، سازنده در گذرنامه مشخصات با مقادیر متوسط را نشان می دهد. به همین دلیل، خریداران همیشه مشخصات دقیق LED ها را از نظر خروجی لومن، رنگ و ولتاژ فوروارد نمی دانند.
تعیین ولتاژ پیشرو
قبل از اینکه ولتاژ منبع تغذیه LED را بدانید، تنظیمات مولتی متر مناسب را تنظیم کنید: جریان و U. قبل از آزمایش، مقاومت را روی بالاترین مقدار تنظیم کنید تا از فرسودگی LED جلوگیری شود. این را می توان به سادگی انجام داد: سیم های مولتی متر را ببندید، مقاومت را تنظیم کنید تا جریان به 20 میلی آمپر برسد و ولتاژ و جریان را ثابت کنید. برای اندازه گیری ولتاژ رو به جلو LED ها به:نیاز دارید
- LED برای آزمایش.
- منبع U LED با پارامترهای بالاتر از LED ولتاژ ثابت.
- مولتی متر.
- گیره تمساح برای نگه داشتن LED روی سرنخ های آزمایشی برای تعیین ولتاژ تغذیه LED ها در وسایل.
- سیم.
- مقاومت متغیر 500 یا 1000 اهم.
جریان اولیه LED آبی 3.356 ولت در 19.5 میلی آمپر بود. اگر از ولتاژ 3.6 ولت استفاده شود، مقدار مقاومت مورد استفاده با فرمول R=(3.6V-3.356V) / 0.0195A)=12.5 اهم محاسبه می شود. برای اندازه‌گیری ال‌ای‌دی‌های پرقدرت، همین روش را دنبال کنید و با نگه داشتن سریع مقدار روی مولتی‌متر، جریان را تنظیم کنید.
اندازه گیری ولتاژ تغذیه LED های smd بالاقدرت جریان مستقیم > 350 میلی آمپر می تواند کمی مشکل باشد زیرا وقتی آنها به سرعت گرم می شوند، U به شدت کاهش می یابد. این بدان معناست که جریان برای یک U مشخص بیشتر خواهد بود. اگر کاربر وقت نداشته باشد، قبل از اندازه‌گیری مجدد، باید LED را تا دمای اتاق خنک کند. می توانید از 500 اهم یا 1 کیلو اهم استفاده کنید. برای دستیابی به تنظیم درشت و دقیق، یا اتصال یک مقاومت متغیر با دامنه بالاتر و پایین‌تر به صورت سری.
تعریف جایگزین ولتاژ
اولین قدم برای محاسبه توان مصرفی LED ها، تعیین ولتاژ LED است. اگر مولتی متر در دسترس نیست، می توانید داده های سازنده را مطالعه کنید و پاسپورت U بلوک LED را پیدا کنید. همچنین، می‌توانید U را بر اساس رنگ LEDها تخمین بزنید، برای مثال، ولتاژ تغذیه یک LED سفید 3.5 ولت است.
پس از اندازه گیری ولتاژ LED، جریان تعیین می شود. می توان مستقیماً با مولتی متر اندازه گیری کرد. داده های سازنده تخمین تقریبی از جریان را ارائه می دهد. پس از آن می توانید خیلی سریع و راحت میزان مصرف برق ال ای دی ها را محاسبه کنید. برای محاسبه توان مصرفی یک LED، کافی است U LED (به ولت) را در جریان LED (بر حسب آمپر) ضرب کنید.
نتیجه، با وات اندازه گیری می شود، قدرتی است که LED ها استفاده می کنند. به عنوان مثال، اگر یک LED دارای U 3.6 و جریان 20 میلی آمپر باشد، 72 میلی وات انرژی مصرف می کند. بسته به اندازه و مقیاس پروژه، قرائت ولتاژ و جریان ممکن است در واحدهای کوچکتر یا بزرگتر از جریان پایه یا وات اندازه گیری شود.ممکن است نیاز به تبدیل واحد باشد. هنگام انجام این محاسبات، به یاد داشته باشید که 1000 میلی وات برابر با یک وات، و 1000 میلی آمپر برابر با یک آمپر است.
تست ال ای دی با مولتی متر
برای تست LED و اینکه آیا کار می کند و چه رنگی را انتخاب کنید - از یک مولتی متر استفاده می شود. باید عملکرد تست دیود داشته باشد که با نماد دیود نشان داده می شود. سپس برای آزمایش، سیم های اندازه گیری مولتی متر را روی پایه های LED ثابت کنید:
- سیم سیاه روی کاتد (-) و سیم قرمز روی آند (+) را وصل کنید، اگر کاربر اشتباه کند، LED روشن نمی شود.
- آنها جریان کمی را به سنسورها می دهند و اگر می بینید که LED کمی می درخشد، کار می کند.
- هنگام بررسی مولتی متر، باید رنگ LED را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، آزمایش LED زرد (کهربایی) - ولتاژ آستانه LED 1636 میلی ولت یا 1.636 ولت است. اگر LED سفید یا آبی آزمایش شود، ولتاژ آستانه بالاتر از 2.5 ولت یا 3 ولت است.
برای آزمایش یک دیود، نشانگر روی نمایشگر باید بین 400 تا 800 میلی ولت در یک جهت باشد و در جهت مخالف نمایش داده نشود. LED های معمولی دارای آستانه U هستند که در جدول زیر توضیح داده شده است، اما برای رنگ یکسان می توانند تفاوت های قابل توجهی داشته باشند. حداکثر جریان 50 میلی آمپر است، اما توصیه می شود از 20 میلی آمپر تجاوز نکنید. در 1-2 میلی آمپر، دیودها از قبل به خوبی می درخشند. آستانه چراغ U
| نوع LED | V تا 2 میلی آمپر | V تا 20 میلی آمپر |
| مادون قرمز | 1, 05 | 1.2 |
| ولتاژ منبع تغذیه LED قرمز | 1, 8 | 2، 0 |
| زرد | 1, 9 | 2، 1 |
| سبز | 1, 8 | 2, 4 |
| سفید | 2, 7 | 3، 2 |
| آبی | 2، 8 | 3، 5 |
هنگامی که باتری به طور کامل شارژ می شود، جریان تنها 0.7 میلی آمپر در 3.8 ولت است. در سال های اخیر، LED ها پیشرفت چشمگیری داشته اند. صدها مدل با قطر 3 میلی متر و 5 میلی متر وجود دارد. دیودهای قدرتمندتر با قطر 10 میلی متر یا در موارد خاص و همچنین دیودهایی برای نصب بر روی برد مدار چاپی تا طول 1 میلی متر وجود دارد.
راه اندازی LED ها از برق متناوب
LED ها عموماً دستگاه های DC در نظر گرفته می شوند که با چند ولت DC کار می کنند. در برنامه های کم مصرف با LED های کم، این یک رویکرد کاملاً قابل قبول است، مانند تلفن های همراه با باتری DC، اما سایر برنامه ها مانند سیستم روشنایی نواری خطی که 100 متر در اطراف ساختمان گسترش می یابد، نمی توانند با این ترتیب عمل کنند.
درایو DC از تلفات مسافت رنج می برد و از ابتدا به درایو U بالاتری نیاز دارد، وتنظیم کننده های اضافی که قدرت را از دست می دهند. AC استفاده از ترانسفورماتورها را برای کاهش ولتاژ U تا 240 ولت AC یا 120 ولت متناوب از کیلوولت های مورد استفاده در خطوط برق آسان تر می کند، که برای DC بسیار مشکل ساز است. راه اندازی هر نوع LED با ولتاژ شبکه (مثلاً 120 ولت متناوب) به وسایل الکترونیکی بین منبع تغذیه و خود دستگاه نیاز دارد تا یک U ثابت (مثلاً 12 ولت DC) ارائه دهد. توانایی درایو چندین LED مهم است.
Lynk Labs فناوری توسعه داده است که به شما امکان می دهد LED را از ولتاژ AC تغذیه کنید. رویکرد جدید توسعه LED های AC است که می توانند مستقیماً از منبع برق AC کار کنند. بسیاری از وسایل ال ای دی مستقل به سادگی دارای یک ترانسفورماتور بین خروجی دیوار و وسایل هستند تا U ثابت مورد نیاز را تامین کنند.
تعدادی از شرکت‌ها لامپ‌های LED را توسعه داده‌اند که مستقیماً به سوکت‌های استاندارد می‌پیچند، اما همیشه حاوی مدارهای مینیاتوری هستند که قبل از تغذیه به LEDها، AC را به DC تبدیل می‌کنند.
یک LED قرمز یا نارنجی استاندارد دارای آستانه U 1.6 تا 2.1 ولت است، برای LED های زرد یا سبز ولتاژ از 2.0 تا 2.4 ولت است و برای آبی، صورتی یا سفید، این ولتاژ تقریباً 3.0 تا 3.6 است. V. جدول زیر برخی از ولتاژهای معمولی را فهرست می کند. مقادیر موجود در پرانتز با نزدیکترین نرمال شده مطابقت داردمقادیر در سری E24.
مشخصات ولتاژ منبع تغذیه برای LED ها در جدول زیر نشان داده شده است.
نمادها:
- STD - LED استاندارد؛
- HL - LED روشنایی بالا؛
- FC - کم مصرف.
این داده برای کاربر کافی است تا به طور مستقل پارامترهای دستگاه لازم را برای پروژه روشنایی تعیین کند.
