Меню

Светодиоды сгорают от тока или напряжения

Запитываем светодиоды, чтобы горели и не сгорали.

Своими руками

В настоящее время в нашу жизнь интенсивно внедряются светодиоды. Основная проблема оказывается как из запитать. Дело в том, что главным параметром для долговечности светодиода является не напряжение его питание, а ток который по нему течет.

Например, красные светодиоды по напряжению питания могут иметь разброс от 1.8 вольта до 2,6, белые от 3,0 до 3,7 вольта. Даже в одной партии одного производителя могут встречаться светодиоды с разным рабочим напряжением.

Нюанс заключается в том, что светодиоды изготовленные на основе AlInGaP/GaAs (красные, желтые, зеленые – классические) довольно хорошо выдерживают перегрузку по току, а светодиоды на основе GaInN/GaN (синие, зеленые (сине-зеленые), белые) при перегрузке по току например в 2 раза живут … часа 2-3. Так, что если желаете чтобы светодиод горел и не сгорел в течении ходя бы 5 лет позаботьтесь о его питании.

Если мы устанавливаем светодиоды в цепочки (последовательное соединение) или подключаем параллельно добиться одинаковой светимости можно только если протекающий ток будет через них одинаков.

Еще хочу заострить внимание на том что светодиоды очень боятся обратного напряжения, оно очень низкое 5 – 6 вольт, импульсы обратного тока (а автомашинах) способны значительно сократить срок службы.

Значить как сделать самый простой стабилизатор тока?

Для этого берем если нужно стабилизировать ток в пределах до 1 ампера или LM317L если необходима стабилизация тока до 0,1 А.

Так выглядят стабилизаторы LM317 с рабочим током до 1,5 А.

Снимок13

А так LM317L с рабочим током до 100 мА.

Запитываем светодиоды, чтобы горели и не сгорали.

Для тех кто не знает Vin – это сюда подается напряжение,Vout – отсюда получаем…., а Adjust вход регулировки. В двух словах LM317 это стабилизатор с регулируемым выходным напряжением.

Минимальное выходное напряжение 1,25 вольта (это если Adjust “посадить” прямо на землю) и до входного напряжения минус наши 1,25 вольта. Т.К. максимальное входное напряжение составляет 37 вольт, то можно делать стабилизаторы тока до 37 вольт соответственно.

Запитываем светодиоды, чтобы горели и не сгорали.

Для того чтобы LM317 превратить в стабилизатор тока нужен всего 1 резистор!
Схема включения выглядит следующим образом:

С формулы внизу рисунка очень просто рассчитать величину резистора для необходимого тока. Т.е сопротивление резистора равно – 1,25 разделить на требуемый ток. Для стабилизаторов до 0,1 ампера мощность резистора 0,25 W вполне годиться.

На токи от 350 мА до 1 А рекомендуется 2 вата. Для тех кто не хочет считать привожу таблицу резисторов на токи для широко распространенных светодиодов.

Ток (уточненный ток для резистора стандартного ряда) Сопротивление резистора Примечание
20 мА 62 Ом стандартный светодиод
30 мА (29) 43 Ом “суперфлюкс” и ему подобные
40 мА (38) 33 Ом
80 мА (78) 16 Ом четырехкристальные
350 мА (321) 3,9 Ом одноватные
750 мА (694) 1,8 Ом трехватные
1000 мА (962) 1,3 Ом 5 W

А теперь пример с учетом всего выше сказанного. Сделаем стабилизатор тока для белых светодиодов с рабочим током 20 мА, условия эксплуатации автомобиль (сейчас так моден световой тюннинг….).

Для белых светодиодов рабочее напряжение в среднем равно 3,2 вольта. В автомашине (легковой) бортовое напряжение колеблется (в опять же среднем) от 11,6 вольт в режиме работы от аккумулятора и до 14,2 вольта при работающем двигателе. Для российских машин учтем выбросы в “обратке” (и в прямом направлении до 100 ! вольт).
Включить последовательно можно только 3 светодиода – 3,2*3 = 9,6 вольта, плюс 1,25 падение на стабилизаторе = 10,85. Плюс диод от обратного напряжения 0,6 вольта = 11,45 вольта.

Полученное значение 11,45 вольта ниже самого низкого напряжения в автомобиле – это хорошо! Это значит на выходе будет всегда наши 20 мА независимо от напряжения в бортовой сети автомобиля. Для защиты от выбросов положительной полярности поставим после диода супрессор на 24 вольта.

P.S. Подбирайте количество светодиодов так чтобы на стабилизаторе оставалось как можно меньше напряжения (но не меньше 1,3 вольта), это надо для уменьшения рассеиваемой мощности на самом стабилизаторе. Это особенно важно для больших токов. И не забудьте, что на токи от 350 мА и выше LM ка потребует радиатор.

Запитываем светодиоды, чтобы горели и не сгорали.

Z1 супрессор или стабилитрон для дешевых светодиодов можно и не ставить, но диод для в автомобиле обязателен Рекомендую его ставить даже если вы просто подключаете светодиоды с гасящим резистором. Как рассчитывать сопротивление резистора для светодиодов я думаю описывать излишне.

Количество светодиодов в цепочки надо выбирать с учетом вашего рабочего напряжения минут падения напряжения на стабилитроне минус на диоде.

Например: Вам необходимо в автомобиле подключить белые светодиоды с рабочим током в 20 мАм. Обратите внимание 20 мАм это рабочий ток для ФИРМЕННЫХ дорогих светодиодов. Только фирменные гарантирует такой ток, поэтому если вы не знаете точного происхождения выбирайте ток в районе 14-15 мАм.

Это для того, что бы потом не удивляться почему так быстро упала яркость или вообще почему они так быстро перегорели. Это тоже актуально и для мощных светодиодов. Потому, то что к нам завозят не всегда то, что маркировано на изделии.

Читайте также:  Плата сервоприводного стабилизатора напряжения

Вопрос 1 – сколько можно включить их последовательно? Для белых светодиодов рабочее напряжение 3,0-3,2 вольта. Примем 3,1. Напряжение минимальное рабочее на стабилизаторе (исходя из его опорного 1,25) приблизительно 3 вольта. Падение на диоде 0,6. Отсюда суммируем все напряжения и получаем минимальное рабочее напряжение выше которого наступает режим стабилизации тока на заданном уровне (если ниже, соответственно ток будет ниже) = 3,1*3 +3,0+0,6 = 12,9 вольта. Для автомобиля минимальное напряжение в сети 12,6 – это нормально.

Для белых светодиодов на 20 мАм можно включать 3 шт, для сети 12,6 вольта. Учитывая, что при включенном двигателе нормально рабочее напряжение сети 13,6 вольта (это номинальное, в других вариантах может быть и выше. ), а рабочее LM317до 37 вольт у нас все в норме.

Вопрос 2- как рассчитать сопротивление резистора задающего ток! Хоты выше и было описано, вопрос задают постоянно.

R1 = 125/Ist
где R1 – сопротивление токозадающего резистора в Омах.
1,25 – опорное (минимальное напряжение стабилизации) LM317
Ist – ток стабилизации в Амперах.

Нам нуден ток в 20 мАм – переводим в амперы = 0,02 Ам.
Вычисляем R1 = 1,25 / 0,02 = 62,5 Ома.

Принимаем ближайшее значение 62 Ома.

Запитываем светодиоды, чтобы горели и не сгорали.

Еще пару слов о групповом включении светодиодов. Идеальное это последовательное включение со стабилизацией тока.

Светодиоды – это в принципе стабилитроны с очень малым обратным рабочим напряжениям. Если есть возможность наводок высокого напряжения от близ лежащих высоковольтных проводов необходимо каждый светодиод зашунтировать защитным диодом. (для справки многие производители особенно для мощных диодов это уже делают в монтируя в изделие защитный диод).

Снимок18

если необходимо подключить массив из светодиодов, то рекомендую такую схему включения

Запитываем светодиоды, чтобы горели и не сгорали.

Резисторы необходимы для выравнивания токов по цепям и являются балластными нагрузками при повреждениях светодиодов в массиве.

Запитываем светодиоды, чтобы горели и не сгорали.

Как рассчитать значение гасящего резистора для светодиода. Расчет проводиться по закону Ома.

Ток в цепи равен напряжение разделить на сопротивление цепи.
I led = V pit / на сопротивление диода и резистора.
сопротивление резистора и диода мы не знаем, но знаем наш рабочий ток и падения на напряжения на светодиоде. Для маломощных светодиодов ток 20 мАм необходимо принимать

Тип светодиода Рабочее напряжение (падение на светодиоде)
Инфракрасный 1,6-1,8
Красный 1,8-2,0
Желтый (зеленый) 2,0-2,2
Зеленый 3,0-3,2
Синий 3,0-3,2
Ультрафиолетовый 3,1-3,2
Белый 3,0-3,1

Зная падения на на светодиоде можно вычислить остаток на напряжения на резисторе.

Например. Питающее напряжение V pit = 9 вольт. Мы подключаем 1 белый светодиод падение на нем 3,1 вольт. Напряжение на резисторе будет = 9 – 3,1 = 5,9 Вольта.

Вычисляем сопротивление резистора
R1 = 5.9 / 0.02 = 295Ом.
Берем резистор с близким более высоким сопротивлением 300 ом.

Источник



Почему светодиоды сгорают при перегреве и как этого избежать?

Светодиоды — одни из самых энергоэффективных источников света. В среднем их светоотдача составляет 100 люмен на 1 ватт мощности, лидеры же по этому параметру светодиоды от компании CREE — порядка 160 лм/Вт, при этом ведутся разработки новых поколений LED-чипов со светоотдачей более 200 лм/Вт. Таким образом, каждое новое поколение светодиодов имеет больший КПД.

Несмотря на сказанное выше, основная проблема для светодиодных чипов – это перегрев. Перегрев происходит по причине того, что лишь треть от полученной энергии затрачивается на излучение света (в среднем, зависит от КПД конкретного чипа), остальное же рассеивается в виде тепла. Если сказать то же самое простыми словами, то распространенные китайские noname светодиоды типа emitter мощностью в 1 Ватт излучают в лучшем случае на 0.3 ватта, а 0.7 ватт уходит на нагрев.

Почему перегрев опасен?

Прямое падение напряжения это такое напряжение которое прикладывается между анодом (+) и катодом (-) при нормальном паспортном токе. Но эта величина не постоянна. Для светодиодов характерен отрицательный температурный коэффициент напряжения (ТКН). Это значит, что при нагреве падение напряжения на светодиоде уменьшается. Это связано с тем, что в полупроводниках с ростом температуры количество носителей заряда увеличивается, как и сила тока (при одном и том же приложенном напряжении).

В зависимости от типа светодиода, полупроводника, который в нём используется и других факторов будет отличаться и тепловой коэффициент напряжения. Он измеряется в мВ/˚С и лежит в пределах единиц-десятков милливольт на градус, например, для светодиодов CREE MK-R он равен — 8 мВ/˚С , а у MK-R2 – -28 мВ/˚С.

Это значит, что у светодиода, у которого ТКН равен, например, 5мВ/˚С, то если при температуре в 25 ˚С прямое падение напряжение 3.3В, то при температуре в 75˚С оно уже будет 3.05В, к чему это приведет? Приведем два практических примера:

1. Если светодиод питается от источника тока (драйвера — https://zen.yandex.ru/media/lampexpert/kak-vybrat-draiver-dlia-svetodiodov-i-v-chem-otlichie-ot-bloka-pitaniia-dlia-svetodiodnyh-lent-5d72325778125e00af3125ca ) то драйвер просто понизит выходное напряжение и скомпенсирует изменение падения на светодиоде с ростом температуры и обеспечит стабильный ток и нормальный режим работы.

2. Если в светильнике или лампе используется балластный конденсатор в качестве источника питания или токоограничивающий резистор, то в результате снижения падения на светодиоде, через него потечет больший ток, что приведет к еще большему нагреву и как следствию еще большему увеличению тока. Этот процесс, подобный лавине, в итоге приведет к тому, что светодиод выйдет из строя. То же самое происходит и при повышении питающего напряжения, что особенно актуально в нашей электросети.

Читайте также:  Подавление постоянной составляющей напряжения

Следующее что происходит при нагреве – изменение светового потока. Рассмотрим график, на котором изображена зависимость относительной величины светового потока (в процентах) от температуры.

Зависимость светового потока (в процентах от номинального) от температуры

Как видно – с нагревом светодиода снижается его световой поток, а также срок службы, что иллюстрирует следующий график.

Зависимость срока службы от температуры

При перегреве также нарушается герметичность корпуса, деградирует кристалл и ухудшаются свойства люминофора. В результате нарушения герметичности внутрь корпуса попадает влага, контакты кристалла окисляются. Также происходит механическая деформация, смещение контактов и соединительных проводников, деформируется и плата, на которой расположены светодиоды, что также приводит к нарушению пайки.

Вывод

В результате перегрева светодиод неизбежно выходит из строя. Либо сильно снижается его срок службы, либо он мгновенно «сгорает». Для решения этой проблемы необходимо использовать драйвер схема которого обеспечивает не только поддержание стабильного тока, но и его снижения для поддержания стабильной температуры или схему которая отключит светильник в случае перегрева (с тепловой защитой), тем самым сохранит его исправность.

В создании «долгоживущих» светодиодных источников света есть две проблемы:

1. Производители бюджетной продукции не обеспечивают щадящий режим работы светодиодов. Наоборот, в некоторых случаях они работают не в номинальном режиме, а в перегруженном. То есть светильник после покупки светит очень ярко, что впечатляет конечного пользователя, но в скором времени он даёт всё меньше и меньше света.

2. Дизайн современных светильников предполагает эстетический внешний вид и уместить в этом понятии радиатор не представляется возможным. В связи с этим не обеспечиваются требования по охлаждению светодиодов. В этом случае можно обеспечить их режим работы с током ниже номинального, что приведет к значительному уменьшению выделения тепла, но из-за описанного в первой причине – это опять-таки невозможно.

К сожалению, нет конкретных рекомендаций по выбору качественных изделий. Единственным универсальным решением будет покупка продукции только известных брендов. При самостоятельном изготовлении светодиодных светильников – следует принимать во внимание, сказанное выше относительно питания и охлаждения светодиодных изделий.

Источник

Светодиоды сгорают от тока или напряжения

Нередкий почему-то вопрос. Решил написать на будущее ответ, чтобы просто давать ссылку 🙂

Вкратце: у вас не получится.

Есть для резисторов такой закон Ома, который увязывает напряжение и сопротивление:
I = U / R
Ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Школьные годы чудесные :ab:

С диодами все немного сложнее, диод — элемент нелинейный. Вот типичная зависимость тока от напряжения
http://forum.fonarevka.ru/attachment.php?attachmentid=8257&stc=1&d=1298227681

Тем не менее, зависимость вполне однозначна — определенному напряжению соответствует определенный ток и обратно.

Подали 3.3 вольта — получили 1 ампер.
Подали 700мА — получили падение напряжения 3.2 вольта.

Итого: если у вас драйвер обеспечивает нужный ток — будьте спокойны, напряжение будет именно таким, какое диоду нужно.

Потому что иначе ток был бы другим.

Следующий логичный вопрос — а почему тогда говорят о токе, а не о напряжении? Раз они однозначно связаны, то какая разница?

Во-первых, у диодов есть некий индивидуальный разброс параметров. То есть связь-то однозначная, но от экземпляра к экземпляру кривая будет гулять туда-сюда.
Настраивать каждый драйвер на работу с конкретным диодом было бы удовольствием явно ниже среднего.

Во-вторых, кривая плывет еще и от изменения температуры. Если стабилизировать напряжение, то ток будет увеличиваться по мере прогрева диода.

Хотя некоторые драйверы стабилизируют именно напряжение. В принципе это не смертельно, потому что обычно разброс параметров и температурный дрейф не так уж велик.

Но если попытаться от такого драйвера запитать инфракрасный или красный диоды, у которых кривая гораздо «левее» — с немалой вероятностью диоду настанут кранты, если только драйвер не успеет сгореть раньше от повышенного тока.

ток 1 ампер, а напряжение например 50 вольт

blindnick,спасибо, я теперь понял.

Итого: если у вас драйвер обеспечивает нужный ток — будьте спокойны, напряжение будет именно таким, какое диоду нужно.

Потому что иначе ток был бы другим.

Параметры светодиода как и любого полупроводника так-же сильно зависят еще и от температуры . И график у вас слишком тоненький (теоретический), при одном и том-же токе через диод , падение напряжения на нем может сильно изменятся с изменениями температуры кристалла , и так как главным для диода является ток , то его и стабилизируют .

а потом спокойненько подниму напряжение до 12 вольт
я с утра наблюдаю и понять не могу, это второй круг или попытка стеба?

вообще так неправильно считать. напряжение-то подаем аж 220в. причем переменное.

Если подать на СИД 1А одиночный кристалл 1А и 100В то он не сгорит ток будет номинальным. Если подать 100В и 1А результат будет тем же примерно. А если падать 100В то ток будет таким сколько питальник выдаст.
Первое значение указывает приоритет лимита, в случае спец контроллеров приоритета может не быть и точность лимита обеих параметров будет одинакова.

Да именно параметр напруги есть всегда, ток это попутная величина. Абсалютная величина это напруга.

Читайте также:  Напряжение источника питания установки

Для своих питальников мы чётко указываем именно напругу, только приоритет на лимит тока а лимит напруги имеет защитный характер. И питальник скажем 3А 6В, и другой питальник 3А, 12В может питать один СИД. А вот питальник 6В уже не может питать 3 СИД а 12В может, хотя для одиночного СИД

3.3В можно юзать любой. Под приоритетом лимита тока понимается более высокая точность лимита, при аналоговом лимите напруги присутствует дрейф напруги не приемлемый для стабилизаторов напряжения, в случае цифровой стабилизации такой проблемы уже нет, и стабильность обеих параметров одинакова.

Да питальник должен всегда выдавать большее напряжение, иначе может лимит тока не наступить, и будет работать в режиме лимита напруги.

Напруга очень важный параметр и ему нужно уделять внимание, превышение напруги грозит вылетом, особенно это актуально когда касается высокой напруги или повышающих драйверов, как неправильный выбор напруги может повредить неправильно подключенный СИД так и сам драйвер, да и СИД может уйти в обрыв.

Для СИД и матриц есть тоже параметр напруги, мин. напруга при которой можно достигнуть номинального тока, в случае более низкой напруги достижение тока не гарантируется.

Например программный силовой модуль имеет 3 параметра лимита, ток напруга, и мощность. Не один из лимитов не может быть превышен, правда значение 1-но значение может лежать выше и не когда не достигнуть лимита (скажем 1А 5В, 20Вт, или 10В, 5А, 0.1Вт). Для программы нет режима стабилизации тока, напруги или мощности, всё стабилизируется (лимитируется если точнее) одновременно.

Отвечу на перёд понятным языком. Если взять запорожец и мерс с хз скольким лошадями, то оно могут ехать с одинаковой скоростью и набирать её одинаково, только вот запорожец не сможет угнаться за мерсом.

Функция от тока это сложно для логического понимания. А вот лимит это всё очень просто и главное это правильно. Если поглядеть на принцип работы стабиизатора тока/напруги они оба регулируют именно напряжение, и именно лимитируют. Да стаб напруги от стаба отличается именно тем какой параметр будет подан на FB а туда подаётся именно напряжение, которое снимается с токосенсора в случае лимита тока, и с выхода в случае лимита напруги.
Лимитировать мы можем сколько угодно параметров, можно еще добавить лимит температуры что бы не нагреваться выше определённого и входной напруги что бы не просадить высокоомный источник.
Да при работе с ФЭМ параметр лимита входной напруги важен что бы не просадить напруги иначе КПД/получаемая моща упадёт, максимум мощи можно передать когда R нагрузки = R источника. Или что бы более эффективно высасывать АКБ.

Когда мы говорим о источнике даже с лимитом одного параметра всё равно другие параметры будет конечными, не какой источник не сможет выдать бесконечный ток или напряжение, сгорит при перегреве. В случае ИИП то как правило все имеют лимит тока ключа это ограничивает выходную мощность или ток что раньше наступит (линейники тоже имеют), плавно то есть входят в режим стабилизации тока, для защиты стабов тока есть лимит напруги, и стаб тока тоже входит в стабилизацию напряжения и может быть источником напряжения.

Идеальный питальник это лимитёр всех параметров, выход напруга, ток и моща, вход тоже самое, температура. Такой питальник сможет юзать любой источник максимально эффективно и сможет питать любую нагрузку.
В школе учат крутым словам, а не понимаю физики процесса.

Потому понятия тока и напряжения они связаны именно через напругу. Для токовой нагрузки с крутой ВАХ мы можем подавать сколько угодно высокую напругу главное ток лимитировать, для нагрузки требующую напряжения мы можем подавать сколько угодно большой ток, главное напруга что бы была в норме.

Но а кто не понял что такое ток и напруга, постараюсь еще рас сказать. Ток это показатель количества проходящей энергии всего то его как бы нет на самом деле, нет не какого тока есть только напруга.
Нагрузка с крутой ВАХ и дрейфом напруги должна работать через ОС по току, ибо вы не когда не угадаете (малая ошибка в напруге приведёт в огромной ошибке в тока/моще) сколько напруги надо, это можно узнать лишь измерив ток! Но можно сделать ОС по оптическому излучению то ток можно не мерить. Или какими то альтернативными методами определите какую напругу нужнго подать что закачать нужную мощу то ток/мощность можете не мерить. Да для СИД и ЛД лучше стабилизировать вообще мощу, тогда температурный дрейф будет меньше сказывать на моще. Мощу на СИД можно мерить по тепловыделению скажем еще. По факту мощность является решающим параметром а не ток или напряжение, напряжение без тока работу не производит, ток при 0 напруге тоже. Так что моща и только она. Стабилизация тока на нагрузке со стабильной (относительно стабильной) напругой приводит к стабилизацию мощности.
Сорри за такую писанину, но я попытался донести до кого то истину.
А кто и теперь не понял то — идите лампочки крутите:LaughOutLoudBulb:.

Источник