Exitonservice.ru

Экситон Сервис
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ток потребления светодиода при последовательном соединении

Последовательное и параллельное подключение светодиодов

При конструировании различных электронных устройств часто возникает необходимость в последовательном, параллельном или комбинированном включении элементов. Не стали исключением и светодиоды. Учитывая их небольшие размеры, а также с целью повышения яркости, в одном корпусе осветительного прибора можно разместить несколько LED-чипов.

Как правильно собрать электрическую цепь, чтобы надёжность схемы была на высоком уровне? Что нужно знать о светодиодах, соединяя их параллельно или последовательно?

Основные теоретические вопросы

Вольт-амперная характеристика (сокр. ВАХ) – это график отображающий зависимость величины тока протекающего через любой прибор от напряжения, приложенного к нему. Простая и очень ёмкая характеристика для анализа нелинейных компонентов. С её помощью можно выбрать режимы работы, и определить характеристики источника питания для прибора.

Взгляните на пример линейной и нелинейной ВАХ.

График под номером 1 на рисунке отображает линейную зависимость тока от напряжения, такую имеют все приборы резистивного характера, например:

  • Лампа накаливания;
  • обогреватель;
  • резистор (сопротивление);

График номер 2 – это ВАХ характерная для p-n переходов диодов, транзисторов и диодов.

Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

evidence » 09 июн 2014, 02:17

Собственно, в предыдущую тему о создании 20 прожекторов в цех, столкнулся с тем, что хочу использовать массив из 50-ти светодиодов Кри — 3в, 500-550мА, но не соображаю ничего в электрике, и хочу пододбрать максимально эффективный драйвер.
Т.е., если я запитываю последовательно все 50 штук, то мне нужен драйвер, способный выдавать, к примеру, 550ма и 150 с лишним вольт. А если я хочу запитать параллельно по 25 штук? Мне нужен драйвер на 1100мА, но сколько нужно вольт? 150 или же тоже в два раза меньше, т.е. 75 ?

Смотрю в сторону Meanwell LPC серии. А может и HLG, но они в 3 раза дороже. В раздумиях, вообщем

Заранее благодарен за разъяснения

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

Invisible_Light » 09 июн 2014, 03:27

При параллельном соединении токи суммируются 550*25=13.750 мА (13,75А). Напряжение равно одному диоду =>3V. Итого 6-7V. Но какой смысл?? При параллельном соединении большого количества далеко разнесённых диодов начнёт сильно влиять сопротивление проводов. Как следствие, будет большое падение на проводах, перекос напряжений и токов на диоды. Ближние к подключению диоды будут в дикой перегрузке, дальние в недогрузке. Вся схема посыплется как карточный домик, если будет предусмотрена стабилизация выходного тока с источника.
Неспроста предпочтительно именно последовательное соединение диодов — ток единый во всей цепи, независимо от возможной разности падений напряжения на разных диодах.

Похоже, вы хотите запитать две параллельные цепи по 25 последовательно? Из ваших расчетов так получается.
Лучше запитывать раздельными драйверами последовательные цепи.

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

evidence » 09 июн 2014, 21:44

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

Invisible_Light » 09 июн 2014, 22:01

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

казанец » 09 июн 2014, 22:04

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

evidence » 09 июн 2014, 22:46

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

Дилетант » 09 июн 2014, 23:25

При последовательном соединении (в цепочку один за другим) напряжения для отдельных диодов суммируется. Если, например, падение напряжения одного светодиода (это и есть напряжение, требуемое для одного светодиода) 3,2В (вольт) и вы соедините последовательно 25 штук таких светодиодов, то понадобится источник питания, который обеспечивает напряжение не меньше чем 3,2В х 25 = 80В. Если вы соедините 50 таких светодиодов, понадобится 3,2В х 50 = 160В. При этом ток, который потребуется для этой ветки последовательно соединенных светодиодов, нужен будет один и тот же и равен он току, который требуется отдельному светодиоду. Если один светодиод требует, например, 350мА (милиампер), то и 25 и 50 таких светодиодов, соединенных последовательно в одну цепочку, потребуют тоже 350мА.

Читать еще:  Где поставить выключатель света

Если же вы соедините параллельно две, три или более цепочек светодиодов, состоящих из 50 светодиодов каждая, всей конструкции все равно понадобится 160В. Параллельное подсоединение новых веток не увеличивает требуемого напряжения. Параллельное соединение увеличивает потребляемый ток. Например, если отдельный светодиод (и вся последовательная цепочка) требует 350мА, а вы соединяете параллельно две такие ветки, то всей конструкции понадобится уже
350мА х 2 = 700мА. Если соедините 3 такие ветки, то понадобится 350мА х 3 = 1050мА и т.д.

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

evidence » 10 июн 2014, 02:46

Спасибо, доходчиво и понятно! Но меня все же смущает одно: почему в приведенной мной выше ссылке, подключено две параллельные линейки по 12 светодиодов, которые в сумме потребляют 24 * 3.2 = 76,8 вольт к драйверу, который выдает максимум 48В. По амперажу, понятно — суммируется, т.е. диоду нужно 600ма, драйвер выдает 1200ма, но так как параллельных линий две, каждому выдается 600. Но вот с вольтажом не понятно.

А самая нижняя линейка? Все тех же, но уже, 48 диодов, подключено к драйверу, который выдает максимум 48В, но 3.2А. И указано, что они рекомедуют такую конфигурацию и такой драйвер, если нужно запитать 4 линейки по 12 штук светодиодов «прожорливостью» 3.2В и 700-800мА.

Меня ставят в тупик именно эти «маневры» с вольтажом

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

Invisible_Light » 10 июн 2014, 03:03

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

evidence » 10 июн 2014, 04:29

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

Invisible_Light » 10 июн 2014, 08:08

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

evidence » 11 июн 2014, 02:32

Re: Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

казанец » 11 июн 2014, 13:07

Специально для Вас!
. Применение драйверов на практике

Большинство людей, планирующих использовать светодиоды, совершают типичную ошибку. Сначала приобретаются сами СИД, затем под них подбирается драйвер. Ошибкой это можно считать потому, что в настоящее время мест, где можно приобрести в достаточном ассортименте драйвера, не так уж и много. В итоге, имея на руках вожделенные светодиоды, вы ломаете голову — как подобрать драйвер из имеющегося в наличии. Вот купили вы 10 светодиодов — а драйвера только на 9 есть. И приходится ломать голову — как быть с этим лишним светодиодом. Может быть, проще было сразу на 9 рассчитывать. Поэтому выбор драйвера должен происходить одновременно с выбором светодиодов. Далее, нужно учитывать особенности светодиодов, а именно падение напряжения на них. К примеру, красный 1 Вт светодиод имеет рабочий ток 300 мА и падение напряжения 1,8-2 В. Потребляемая им мощность составит 0,3 х 2 = 0,6 Вт . А вот синий или белый светодиод имеет при таком же токе падение напряжения 3-3,4 В, то есть мощность 1 Вт. Стало быть, драйвер с током 300 мА и мощностью 10 Вт «потянет» 10 белых или 15 красных светодиодов. Разница существенная. Типовая схема подключения 1 Вт светодиодов к драйверу с выходным током 300 мА выглядит так :

Читать еще:  Msd3463 t4c1 уменьшить ток подсветки

подключение светодиодов к драйверу 300 мА

У стандартных 1 Вт светодиодов минусовой вывод больше плюсового по размеру, поэтому его легко отличить.

Как же быть, если доступны только драйвера с током 700 мА ? Тогда придется использовать четное количество светодиодов, включая их по два параллельно.

подключение светодиодов к драйверу 700 мА

Хочу заметить, что многие ошибочно предполагают, что рабочий ток 1 Вт светодиодов — 350 мА. Это не так, 350 мА — это МАКСИМАЛЬНЫЙ рабочий ток. Это означает, что при продолжительной работе необходимо использовать источник питания с током 300-330 мА. Это же верно и для параллельного включения — ток на один светодиод не должен превышать указанной цифры 300-330 мА. Вовсе не значит, что работа на повышенном токе вызовет отказ светодиода. Но при недостаточном теплоотводе каждый лишний миллиампер способен сократить срок службы. К тому же чем выше ток — тем ниже КПД светодиода, а значит, сильнее его нагрев.

Если речь пойдет о подключении светодиодной ленты или модулей, рассчитанных на 12 или 24 вольта, нужно принимать во внимание, что предлагаемые для них источники питания ограничивают напряжение, а не ток, то есть не являются драйверами в принятой терминологии. Это означает, во первых, что нужно внимательно следить за мощностью нагрузки, подключаемой к определенному блоку питания. Во-вторых, если блок недостаточно стабилен, скачок выходного напряжения может погубить вашу ленту. Слегка облегчает жизнь то, что в лентах и модулях (кластерах) установлены резисторы, позводяющие ограничить ток до определенной степени. Надо сказать, светодиодная лента потребляет относительно большой ток. Например, лента smd 5050 , количество светодиодов в которой составляет 60 штук на метр, потребляет около 1,2 А на метр. То есть для запитки 5 метров понадобится блок питания с током не менее 7-8 ампер. При этом 6 ампер потребит сама лента, а один-два ампера нужно оставить про запас, чтобы не перегружить блок. А 8 ампер — это почти 100 ватт. Такие блоки недешевы.
Драйверы более оптимальны для подключения ленты, но найти такие специфические драйвера проблематично.

Подытоживая, можно сказать, что выбору драйвера для светодиодов нужно уделять не меньше, а то и больше внимания, чем светодиодам. Небрежность при выборе чревата выходом из строя светодиодов, драйвера, чрезмерным потреблением и другими прелестями

Применимость

Делитель напряжения подходит для получения необходимого заниженного напряжения в случаях, когда подключенная нагрузка потребляет небольшой ток (доли или единицы миллиампер). Примером подходящего использования является считывание напряжения аналоговым входом микроконтроллера, управление базой/затвором транзистора.

Делитель не подходит для подачи напряжения на мощных потребителей вроде моторов или светодиодных лент.

Чем меньшие номиналы выбраны для делящих резисторов, тем больше энергии расходуется впустую и тем выше нагрузка на сами резисторы. Чем номиналы больше, тем больше и дополнительное (нежелательное) падение напряжения, провоцируемое самой нагрузкой.

Если потребление тока нагрузкой неравномерно во времени, Vout также будет неравномерным.

Что такое резистор и сопротивление светодиода?

Резистором называется компонент электрической цепи, который характеризуется пассивностью и в лучшем случае обладает сопротивлением электрическому току. Другими словами, для такого устройства в любое время должен действовать закон Ома.

Читать еще:  Постоянный ток в кабеле тпп

Главная функция резистора – энергичное сопротивление электротоку. Именно это качество делает резисторы необходимыми при создании систем искусственного освещения, в том числе и с применением светодиодов.

В каких случаях возможно подключение светодиода с помощью резистора?

Подключать светодиод с помощью резистора можно при условии, что эффективность схемы не является первостепенной целью. Самый простой пример – применение светодиода для индикации подсветки выключателя в электроприборе. В таком случае мощность потребления едва достигает 0.1 Вт, а яркость не ставится во главу угла. А вот при использовании светодиода с энергопотреблением более 1 Вт нужно обязательно убедиться, что блок питания обеспечивает стабилизированное напряжение. Если же напряжение схемы не стабилизировано, то все скачки и помехи будут негативно сказываться на работе светодиода.

Не менее актуальна схема питания через резистор в лабораторных условиях, когда есть задача тестирования новой модели светодиода.

Расчет мощности рассеивания

Условные обозначения резисторов на схемах

В любом из вариантов при выборе электрического сопротивления цепи следует устанавливать несколько меньший ток, чтобы продлить срок службы светодиода. Чтобы предотвратить повреждение нагревом, изделие применяют в рекомендованном температурном диапазоне. Для Epistar 1W HP – от -40°C до +80°C. При необходимости – применяют монтаж на специализированном радиаторе «звезда». Это дополнение увеличивает эффективную площадь рассеивания тепла.

Для точного подбора оценивают рассеиваемую мощность резистора: P = I2 * R = (0,35)2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 Вт. Запас по этому параметру делают не менее 20-25%. Номинала 1 Вт недостаточно, поэтому выбирают следующий номинал в стандартном ряду – 2Вт.

Экономичность собранной схемы проверяют отношением Uc/Uи = 2,35/5 = 0,47 (47%). Итоговый результат показывает, что более половины электроэнергии в данном случае используется впустую. На самом деле показатель еще хуже, так как не вся мощность потребления расходуется светодиодом на излучение в видимой части спектра. Значительная часть – электромагнитные волны ИК диапазона.

Интересное соединение. При таком расположении диодов несколько последовательных цепочек соединяются параллельно. Необходимо знать, что количество светодиодов в цепочках должно быть равным. Драйвер подбирается с учетом падения напряжения на одной цепочке и произведению тока на количество цепочек. Т.е. 3 последовательные цепи с параметрами 12В и 350 мА подключаются параллельно, напряжение остается 12В, а ток 350*3=1,05А. Для долгой работы чипов нам нужен светодиодный драйвер с 12-15В и током 1050мА.

Расчет резистора для светодиода в этом случае будет таким:

Резистор аналогичен при последовательном соединении, однако, стоит учитывать, что потребление от источника питания увеличится в три раза (0,2+0,2+0,2=0,06А).

При подключении светодиодов через резистор нужен стабилизированный источник питания, т.к. при изменении напряжения будет изменяться и ток, идущий через диод.

Существует еще один способ соединения светодиодов — параллельно-последовательное с перекрестным соединением. но это достаточно сложная тема в расчетах, поэтому не буду ее тут раскрывать. Если потребуется, конечно, опишу, но думаю это нужно только узкому кругу специалистов.

В сети можно найти много онлайн-калькуляторов, которые Вам рассчитают сразу резисторы. Но слепо верить им не стоит, а лучше перепроверить, следуя поговорке: «Хочешь сделать это хорошо, сделай это сам».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector