חישוב מתח האספקה של LED הוא שלב הכרחי לכל פרויקט תאורה חשמלית, ולמרבה המזל זה קל לביצוע. מדידות כאלה נחוצות כדי לחשב את הכוח של נוריות הלד, מכיוון שאתה צריך לדעת את הזרם והמתח שלה. הספק של LED מחושב על ידי הכפלת הזרם במתח. במקרה זה, אתה צריך להיות זהיר ביותר בעבודה עם מעגלים חשמליים, גם כאשר מודדים כמויות קטנות. במאמר, נשקול בפירוט את השאלה כיצד לגלות את המתח על מנת להבטיח את הפעולה הנכונה של אלמנטי LED.
פעולת LED
נוריות LED קיימות בצבעים שונים, ישנם שניים ושלושה צבעים, מהבהבים ומשנים צבע. על מנת שהמשתמש יתכנת את רצף הפעולה של המנורה, נעשה שימוש בפתרונות שונים התלויים ישירות במתח האספקה של הנורית. כדי להאיר את ה-LED, נדרש מתח מינימלי (סף), בעוד שהבהירות תהיה פרופורציונלית לזרם. מתח מופעלLED עולה מעט עם הזרם כי יש התנגדות פנימית. כאשר הזרם גבוה מדי, הדיודה מתחממת ונשרפת. לכן, הזרם מוגבל לערך בטוח.
הנגד ממוקם בסדרה כי רשת הדיודה צריכה מתח הרבה יותר גבוה. אם U מתהפך, לא זורם זרם, אבל עבור U גבוה (למשל 20V) מתרחש ניצוץ פנימי (התמוטטות) שהורס את הדיודה.
כמו בכל הדיודות, זרם זורם דרך האנודה ויוצא דרך הקתודה. בדיודות עגולות, לקתודה יש חוט קצר יותר ולגוף יש לוח צד קתודי.
תלות המתח בסוג המנורה
עם ריבוי נוריות LED בעלות בהירות גבוהה שנועדו לספק מנורות חלופיות לתאורה מסחרית ופנימית, יש ריבוי שווה, אם לא יותר, של פתרונות כוח. עם מאות דגמים מעשרות יצרנים, קשה להבין את כל התמורות של מתחי כניסה/יציאה של LED וערכי זרם/הספק פלט, שלא לדבר על הממדים המכאניים ותכונות רבות אחרות לעמעום, שלט רחוק והגנת מעגלים.
יש הרבה נוריות LED שונות בשוק. ההבדל ביניהם נקבע על ידי גורמים רבים בייצור של נוריות. איפור מוליכים למחצה הוא פקטור, אך טכנולוגיית ייצור ואנקפסולציה ממלאות גם תפקיד מרכזי בקביעת ביצועי LED. הנוריות הראשונות היו עגולותכמודגמים C (קוטר 5 מ"מ) ו-F (קוטר 3 מ"מ). לאחר מכן, דיודות ובלוקים מלבניים המשלבים מספר נוריות LED (רשתות) נכנסו ליישום.
צורת חצי הכדור דומה קצת לזכוכית מגדלת שקובעת את צורת קרן האור. צבע האלמנט הפולט משפר את הדיפוזיה והניגודיות. הכינויים והצורה הנפוצים ביותר של LED:
- A: קוטר אדום 3 מ"מ במחזיק עבור CI.
- B: קוטר אדום 5 מ"מ בשימוש בלוח הקדמי.
- C: סגול 5 מ"מ.
- D: צהוב וירוק דו-צבעוני.
- E: מלבני.
- F: צהוב 3 מ"מ.
- G: בהירות גבוהה לבן 5 מ"מ.
- H: אדום 3 מ"מ.
- K- אנודה: קתודה, מסומנת על ידי משטח שטוח באוגן.
- F: חוט חיבור אנודה 4/100 מ"מ.
- C: כוס רעיוני.
- L: צורה מעוקלת שפועלת כמו זכוכית מגדלת.
מפרט מכשיר
סיכום של הפרמטרים השונים של LED ומתח האספקה נמצא במפרט המוכר. כאשר בוחרים נוריות ליישומים ספציפיים, חשוב להבין את ההבדל ביניהם. ישנם מפרטי LED רבים ושונים, שכל אחד מהם ישפיע על הבחירה של סוג מסוים. מפרטי LED מבוססים על צבע, U וזרם. נוריות LED נוטות לספק צבע אחד.
הצבע הנפלט על ידי LED מוגדר במונחים של אורך הגל המקסימלי שלו (lpk), שהוא אורך הגל בעל תפוקת האור המקסימלית. בדרך כלל, שינויים בתהליך נותנים שינויים באורך גל שיא של עד ±10 ננומטר.בבחירת צבעים במפרט ה-LED, כדאי לזכור שהעין האנושית רגישה ביותר לגוונים או לווריאציות צבע סביב האזור הצהוב/כתום של הספקטרום - מ-560 עד 600 ננומטר. זה עשוי להשפיע על בחירת הצבע או המיקום של הנוריות, הקשורות ישירות לפרמטרים חשמליים.
זרם LED ומתח
במהלך הפעולה, לנוריות יש טיפה U נתונה, שתלויה בחומר המשמש. מתח האספקה של הנוריות במנורה תלוי גם ברמת הזרם. נוריות LED הן מכשירים הנשלטים על זרם ורמת האור היא פונקציה של הזרם, הגדלת זה מגדילה את תפוקת האור. יש צורך להבטיח כי פעולת המכשיר תהיה כזו שהזרם המרבי לא יעלה על הגבול המותר, מה שעלול להוביל לפיזור חום מוגזם בתוך השבב עצמו, להפחית את שטף האור ולקצר את חיי השירות. רוב נוריות ה-LED דורשות נגד מגביל זרם חיצוני.
חלק מהנוריות עשויות לכלול נגד סדרתי, אז איזה מתח נדרש לספק את הנוריות. נוריות LED אינן מאפשרות U הפוך גדול. היא לעולם לא תחרוג מהערך המרבי המוצהר שלה, שהוא בדרך כלל די קטן. אם יש אפשרות של U הפוך על ה-LED, אז עדיף לבנות הגנה במעגל כדי למנוע נזק. אלה יכולים להיות בדרך כלל מעגלי דיודה פשוטים שיספקו הגנה נאותה לכל LED. אתה לא צריך להיות מקצוען כדי לקבל את זה.
ספק כוח ללדים
נוריות לתאורה מופעלות בזרם, ושטף האור שלהן פרופורציונלי לזרם הזורם דרכן. הזרם קשור למתח האספקה של הנוריות במנורה. למספר דיודות המחוברות בסדרה זורם זרם שווה. אם הם מחוברים במקביל, כל LED מקבל את אותו U, אך זרם שונה זורם דרכם עקב השפעת הפיזור על מאפיין המתח-זרם. כתוצאה מכך, כל דיודה פולטת תפוקת אור שונה.
לכן, בעת בחירת אלמנטים, אתה צריך לדעת איזה מתח יש לנוריות. כל אחד דורש כ-3 וולט במסופים שלו כדי לפעול. לדוגמה, סדרת 5 דיודות דורשת כ-15 וולט על פני המסופים. על מנת לספק זרם מווסת עם מספיק U, ה-LEC משתמש במודול אלקטרוני הנקרא דרייבר.
יש שני פתרונות:
- דרייבר חיצוני מותקן מחוץ לגוף התאורה, עם ספק כוח בטיחותי במתח נמוך במיוחד.
- פנימי, מובנה בפנס, כלומר תת-יחידה עם מודול אלקטרוני המווסת את הזרם.
דרייבר זה יכול להיות מופעל באמצעות 230V (Class I או Class II) או Safety Extra Low U (Class III), כגון 24V..
היתרונות של בחירת מתח LED
לחישוב נכון של מתח האספקה של נוריות הלד במנורה יש 5 יתרונות מרכזיים:
- U בטוח במיוחד נמוך, אולי בלי קשר למספר נוריות. יש להתקין את הנוריות בטור כדי להבטיח את אותה רמת זרם בכל אחת מהן מאותו מקור. כתוצאה מכך, ככל שיותר נוריות LED, כך המתח במסופי LED גבוה יותר. אם זה התקן נהג חיצוני, אז מתח הבטיחות הרגיש יתר על המידה צריך להיות גבוה בהרבה.
- שילוב הנהג בתוך הפנסים מאפשר התקנת מערכת מלאה עם מתח נמוך במיוחד (SELV), ללא קשר למספר מקורות האור.
- התקנה אמינה יותר בתקן החיווט עבור מנורות לד המחוברות במקביל. דרייברים מספקים הגנה נוספת, במיוחד מפני עליית טמפרטורה, המבטיחה חיי שירות ארוכים יותר תוך כיבוד מתח האספקה של נוריות לד לסוגים וזרמים שונים. הפעלה בטוחה יותר.
- שילוב כוח LED בנהג מונע טיפול לא נכון בשטח ומשפר את יכולתם לעמוד בחיבור חם. אם המשתמש מחבר את נורת ה-LED רק לדרייבר חיצוני שכבר דולק, הדבר עלול לגרום לנוריות למתח יתר כאשר הן מחוברות ולכן להרוס אותן.
- תחזוקה קלה. כל בעיה טכנית נראית יותר בקלות בנורות LED עם מקור מתח.
כוח ופיזור חום
כאשר נפילת ה-U על פני התנגדות חשובה, עליך לבחור את הנגד הנכון המסוגל להפיץ את הכוח הנדרש. צְרִיכָה20 mA אולי נראה נמוך, אבל ההספק המחושב מציע אחרת. אז, למשל, עבור ירידת מתח של 30 וולט, הנגד חייב להתפוגג 1400 אוהם. חישוב פיזור הספק P=(Ures x Ures) / R, where:
- P - ערך ההספק המופץ על ידי הנגד, המגביל את הזרם ב-LED, W;
- U - מתח על פני הנגד (בוולטים);
- R - ערך נגד, אוהם.
P=(28 x 28) / 1400=0.56 W.
ספק כוח LED של 1W לא יעמוד בהתחממות יתר במשך זמן רב, ו-2W גם ייכשל מהר מדי. במקרה זה, שני נגדים של 2700Ω/0.5W (או שני נגדים של 690Ω/0.5W בסדרה) חייבים להיות מחוברים במקביל כדי לפזר באופן שווה את פיזור החום.
בקרת חום
מציאת ההספק האופטימלי עבור המערכת שלך תעזור לך ללמוד עוד על בקרת החום הדרושה לפעולת LED אמינה, שכן נוריות LED מייצרות חום שעלול להזיק מאוד למכשיר. יותר מדי חום יגרום ללדים להפיק פחות אור וגם לקצר את תוחלת החיים. עבור LED של 1 וואט, מומלץ לחפש גוף קירור בגודל 3 אינץ' מרובע עבור כל וואט לד.
כיום, תעשיית הלד צומחת בקצב מהיר למדי וחשוב לדעת מה ההבדל בנורות הלד. זו שאלה כללית שכן מוצרים יכולים לנוע בין זול מאוד ליקר. אתה צריך להיות זהיר בעת רכישת נורות לד זולות, מכיוון שהם יכולים לעבוד.מצוין, אבל, ככלל, לא עובדים במשך זמן רב ונשרפים במהירות בגלל פרמטרים גרועים. בייצור של נוריות, היצרן מציין בדרכונים את המאפיינים עם ערכים ממוצעים. מסיבה זו, הקונים לא תמיד יודעים את המאפיינים המדויקים של נוריות במונחים של תפוקת לומן, צבע ומתח קדימה.
קביעת מתח קדימה
לפני שאתה יודע מהו מתח אספקת ה-LED, הגדר את הגדרות המולטימטר המתאימות: זרם ו-U. לפני הבדיקה, הגדר את ההתנגדות לערך הגבוה ביותר כדי למנוע שריפת LED. זה יכול להיעשות בפשטות: מהדק את מובילי המולטימטר, כוונן את ההתנגדות עד שהזרם מגיע ל-20 mA ותקן את המתח והזרם. על מנת למדוד את המתח קדימה של הנוריות תזדקק ל:
- נוריות לבדיקה.
- מקור U LED עם פרמטרים גבוהים מ-LED של מתח קבוע.
- מולטימטר.
- מהדקי תנין כדי להחזיק את ה-LED על מובילי הבדיקה כדי לקבוע את מתח האספקה של נוריות LED במכשירים.
- חוטים.
- 500 או 1000 אוהם נגד משתנה.
הזרם הראשי של ה-LED הכחולה היה 3.356V ב-19.5mA. אם נעשה שימוש במתח של 3.6V, ערך הנגד לשימוש מחושב לפי הנוסחה R=(3.6V-3.356V) / 0.0195A)=12.5 אוהם. כדי למדוד נוריות עם עוצמה גבוהה, בצע את אותו הליך והגדר את הזרם על ידי החזקת הערך במהירות על המולטימטר.
מדידת מתח האספקה של נוריות smd גבוהות> הספק זרם ישר של 350 mA יכול להיות קצת מסובך כי כשהם מתחממים במהירות, U יורד בצורה דרסטית. המשמעות היא שהזרם יהיה גבוה יותר עבור U נתון. אם למשתמש אין זמן, הוא יצטרך לקרר את ה-LED לטמפרטורת החדר לפני מדידה נוספת. אתה יכול להשתמש ב-500 אוהם או 1k אוהם. להשיג כוונון גס ועדין, או לחבר נגד משתנה בטווח גבוה ונמוך בסדרה.
הגדרה חלופית של מתח
השלב הראשון לחישוב צריכת החשמל של נוריות LED הוא קביעת המתח של ה-LED. אם אין מולטימטר בהישג יד, אתה יכול ללמוד את נתוני היצרן ולמצוא את הדרכון U של בלוק LED. לחלופין, ניתן להעריך את U על סמך צבע הנוריות, לדוגמה, מתח האספקה של LED לבן הוא 3.5V.
לאחר מדידת מתח LED, הזרם נקבע. ניתן למדוד אותו ישירות עם מולטימטר. נתוני היצרן נותנים הערכה גסה של הזרם. לאחר מכן, תוכלו לחשב במהירות ובקלות את צריכת החשמל של הנוריות. כדי לחשב את צריכת החשמל של LED, פשוט הכפל את ה-U של ה-LED (בוולט) בזרם LED (באמפר).
התוצאה, נמדדת בוואט, היא הכוח שהנוריות משתמשות בהן. לדוגמה, אם ללדים יש U של 3.6 וזרם של 20 מיליאמפר, הוא ישתמש ב-72 מיליוואט של אנרגיה. בהתאם לגודל וקנה המידה של הפרויקט, קריאות מתח וזרם עשויות להימדד ביחידות קטנות או גדולות יותר מאשר זרם בסיס או וואט.ייתכן שיידרשו המרות יחידות. כשאתה עושה את החישובים האלה, זכור ש-1000 מיליוואט שווה וואט אחד ו-1000 מיליאמפר שווה אמפר אחד.
בדיקת LED עם מודד
לבדיקת הלד ולברר אם הוא עובד ובאיזה צבע לבחור - נעשה שימוש במולטימטר. חייבת להיות לו פונקציית בדיקת דיודה, המצוינת באמצעות סמל הדיודה. לאחר מכן, לבדיקה, תקן את כבלי המדידה של המולטימטר על רגלי הנורית:
- חבר את הכבל השחור בקתודה (-) ואת הכבל האדום באנודה (+), אם המשתמש עושה טעות, הנורית לא נדלקת.
- הם מספקים זרם קטן לחיישנים ואם אתה יכול לראות שה-LED זוהרת מעט, אז זה עובד.
- כאשר בודקים את המולטימטר, עליך לקחת בחשבון את צבע הנורית. לדוגמה, בדיקת LED צהוב (ענבר) - מתח סף LED הוא 1636mV או 1.636V. אם נבדקת LED לבנה או LED כחולה, מתח הסף גבוה מ-2.5V או 3V.
כדי לבדוק דיודה, המחוון בתצוגה חייב להיות בין 400 ל-800 mV בכיוון אחד ולא להראות בכיוון ההפוך. ללדים רגילים יש סף U כמתואר בטבלה שלהלן, אך עבור אותו צבע יכולים להיות הבדלים משמעותיים. הזרם המרבי הוא 50 mA, אך מומלץ לא לחרוג מ-20 mA. ב-1-2 mA, הדיודות כבר זוהרות היטב. LED סף U
| סוג LED | V עד 2 mA | V עד 20 mA |
| אינפרא אדום | 1, 05 | 1.2 |
| מתח אספקת LED אדום | 1, 8 | 2, 0 |
| Yellow | 1, 9 | 2, 1 |
| ירוק | 1, 8 | 2, 4 |
| White | 2, 7 | 3, 2 |
| כחול | 2, 8 | 3, 5 |
כשהסוללה טעונה במלואה, הזרם הוא רק 0.7mA ב-3.8V. בשנים האחרונות, ה-LED התקדמה משמעותית. ישנם מאות דגמים, בקוטר של 3 מ"מ ו-5 מ"מ. קיימות דיודות חזקות יותר בקוטר 10 מ"מ או במקרים מיוחדים, וכן דיודות להרכבה על מעגל מודפס באורך של עד 1 מ"מ.
נוריות LED מתחילות ממתח AC
נוריות LED נחשבות בדרך כלל למכשירי DC, הפועלים על כמה וולטים של DC. ביישומים בהספק נמוך עם מעט נוריות LED זו גישה מקובלת לחלוטין, כגון טלפונים ניידים המופעלים באמצעות סוללת DC, אך יישומים אחרים כגון מערכת תאורת פס ליניארית הנמשכת 100 מ' מסביב לבניין לא יכולים לתפקד עם הסדר זה.
כונן ה-DC סובל מאובדן מרחק, המצריך כונן U גבוה יותר מההתחלה, וכןרגולטורים נוספים שמאבדים כוח. AC מקל על השימוש בשנאים להורדת U ל-240 V AC או 120 V AC מקילו-וולט המשמשים בקווי מתח, וזה הרבה יותר בעייתי עבור DC. הפעלת כל סוג של LED עם מתח רשת (למשל 120V AC) דורשת אלקטרוניקה בין ספק הכוח לבין המכשירים עצמם כדי לספק U קבוע (למשל 12V DC). חשובה היכולת להניע מספר נוריות LED.
Lynk Labs פיתחה טכנולוגיה המאפשרת לך להפעיל את ה-LED ממתח AC. הגישה החדשה היא לפתח נורות AC שניתן להפעיל ישירות ממקור מתח AC. לגופי LED עצמאיים רבים פשוט יש שנאי בין שקע הקיר למתקן כדי לספק את ה-U הקבוע הנדרש.
מספר חברות פיתחו נורות LED שמתברגות ישירות לתוך שקעים סטנדרטיים, אך הן מכילות תמיד גם מעגלים מיניאטוריים הממירים AC ל-DC לפני שהם מוזנים ללדים.
ללד אדום או כתום סטנדרטי יש סף U של 1.6 עד 2.1 וולט, עבור נוריות LED צהובות או ירוקות המתח הוא מ-2.0 עד 2.4 וולט, ועבור כחול, ורוד או לבן, מתח זה הוא בערך 3.0 עד 3.6 V. הטבלה שלהלן מפרטת כמה מתחים טיפוסיים. ערכים בסוגריים תואמים למנורמל הקרוב ביותרערכים בסדרה E24.
מפרט מתח אספקת החשמל עבור נוריות LED מוצגים בטבלה למטה.
סמלים:
- STD - LED רגיל;
- HL - LED בהירות גבוהה;
- FC - צריכה נמוכה.
נתונים אלה מספיקים כדי שהמשתמש יקבע באופן עצמאי את פרמטרי ההתקן הדרושים לפרויקט התאורה.
