Светодиоды и их применение для мотоцикла

Изображение не активно
Детальнее

Общая сумма

Детальнее

Данная статья призвана немного прояснить принципы использования светодиодов на практике.
Светодиоды обладают многими достоинствами, так то : долговечность,виброустойчивость,экономичность,малые габариты. Эти несомненные плюсы привлекают,но зачастую не реализуются на практике в виду не совсем полного понимания работы этих устройств.
Светодиод-в первую очередь необходимо рассматривать как нелинейный полупроводниковый прибор,а не как обычный аналог лампы накаливания.
Полупроводниковые диоды имеют нелинейную зависимость прямого тока от напряжения на его выводах. До достижения порогового напряжения на его выводах-ток через прибор минимален, диод закрыт.но по достижению порогового напряжения диод открывается, ток резко возрастает.
Для наглядности приведены вольт-амперные характеристики (ВАХ) обычного кремниевого диода и светодиодов

Светодиоды и их применение

Эта характеристика даёт понять нам,что светодиод имеет малое дифференциальное сопротивление в диапазоне рабочих токов. Небольшое приращение напряжения приводит к резкому росту тока через прибор. Отличия от ламп накаливания, имеющих чисто активное сопротивление (как следствие-практически прямую ВАХ) ,как говорится –налицо.
Поэтому использование светодиодов напрямую от источника напряжения, без токоограничительных или токостабилизирующих устройств настоятельно не рекомендуется. Не лишним будет упомянуть и зависимость порогового напряжения от температуры,с повышением температуры оно снижается.
На рис1 приведена простейшая схема включения светодиода с ограничением тока через светодиод резистором. Расчёт схемы довольно прост. Зная (справочные данные) номинальный рабочий ток через светодиод и падение напряжения на нём нетрудно рассчитать номинал резистора R1 и его мощность.
R1=(Uвх-Uпад):Iном
Мощность рассеивания резистора=(Uвх-Uпад)*Iном
Где:
Uвх –входное напряжение
Uпад-падение напряжения на светодиоде при номинальном токе
Iном-номинальный рабочий ток светодиода.
Практически выбор резистора выглядит так
— Имеем красный «среднестатистический» светодиод, с падением напряжения ~1.9в,рабочим током 10ма,максимальным-20ма ,источник питания-бортовая сеть автомобиля,мотоцикла(12-14.2в). оговоримся-точность расчёта на результат при одиночном включении светодиода фактически не влияет.округлим для простоты расчёта падение напряжения до 2в.
Итак: (12в-~2в):0.01А=1000ом(1Ком), мощность(12в-~2в)*0.01А =0.1вт
Проверяем не выйдет ли за пределы допустимого рабочего тока при максимальном напряжении в бортсети : (14.2в- ~2в):1000=0.0122А(12.2 ма), что много меньше максимально допустимого 20ма. Следовательно выбираем резистор 1к, 0.125вт(или больше)
При необходимости использования нескольких светодиодов в качестве группового излучателя света целесообразно их последовательное включение-сокращается кол-во резисторов,возрастает общий кпд схемы. Прямое параллельное включение нескольких светодиодов с одним резистором нежелательно.
При параллельном соединении токи светодиодов складываются,при последовательном-складывается падение напряжений на светодиоде.
При последовательном включении в изначальную формулу проставляем не падение напряжения одиночного светодиода, а сумму падений на группе последовательно включённых светодиодов.
R1=(Uвх-Uпад*N):Iном где N-количество последовательно включённых светодиодов.
Но тут необходимо небольшое отступление-на практике,как в вышеописанном примере,питающие напряжения редко бывают стабильны,увлекатся большим количеством последовательно включённых светодиодов (для бортсети 12в-это на мой взгляд более 4 шт красных, (с падением ~2в)) нецелесообразно, ибо приведёт к увеличению нижнего диапазона питающих напряжений, большому колебанию тока и соответственно яркости свечения светодиодов.
Пример с бортсетью 12в мы рассмотрели выше,при колебаниях напряжения 12-14.2в ток через светодиод составил 10-12.2ма.
Например взять крайний случай-использование 4-х светодиодов в подобной бортсети,включенных последовательно с токоограничительным резистором.
Имеем выходные расчётные данные такими: сопротивление резистора 400ом,ток 10-15.5ма. колебания тока уже составят более 50%,это уже будет визуально довольно заметно
Как вариант-использование вместо токоограничительных резисторов-источника тока.
Намеренно не будем рассматривать стабилизаторы тока на дискретных элементах,ибо выйдем за рамки одной статьи
Современные микросхемы стабилизаторов напряжения (LM317 и её клоны-кр142ен12,ен22,ld1083-ld1085 итд) превосходно справляются с этой задачей.
Использование данной микросхемы (DA1) в таком режиме отображено на рис2.
Резистор R1 задаёт общий ток светодиодов. Расчёт схемы прост.R1=1.25(это напряжение стабилизации мс):I. I-тут общий ток нескольких веток светодиодов.
для запитки одной «ветки» cветодиодов с током 10 ма R1 cоставит 1.25:0.01=125ом.
Двух=62ом,трёх-41 итд.
Хорошо подходит данный стабилизатор для питания «сверхярких» светодиодов с током потребления от 20 ма и выше. Но не лишён и недостатков. Их надо учесть.
Первое, падение напряжение на стабилизаторе такого плана не должно быть меньше 2.5-3-х вольт. Ниже — теряет свои стабилизирующие свойства, ток падает. Неприятно,но не смертельно.
Второе: применяется смешанное соединение светодиодов. Тут есть даже пара подводных камней.точнее в параллельном включении веток светодиодов. Расчёт ведётся по сумме токов нескольких веток. В случае повреждения одной из ветки последовательно соединенных светодиодов-их ток распределяется на остальные ветви.
Не следует использовать светодиоды в таком включении на максимальном токе (если, естественно, количество веток больше 1 😉 ), использовать надо строго одинаковые светодиоды и желательно из одной партии. естественно количество последовательно соединённых должно также совпадать. Но и тут может быть разница в токах разных ветвей. Разброс параметров ,при максимальных токах, приведёт к увеличению сверх расчётного тока через ту ветку, где будет наименьшее суммарное падение напряжения.
Светодиоды, особенно мощные – греются. И как мы знаем — с разогревом уменьшается их пороговое напряжение, что приводит к увеличению тока этой ветви. Выход один — вводить дополнительно последовательно с каждой цепью последовательно включённых светодиодов — резистор, номиналом единицы-десятки Ом (на схеме 2 R2`).
Если таки выходит необходимость использования резисторов с каждой веткой последовательно включённых светодиодов-то выходит использование стабилизатора тока не является необходимым. На схеме №3 DA1-обычный стабилизатор напряжения серий кр142ен5, LM7805-7808 или же регулируемые 317,1083-1085 со своими резисторами задающими вых напряжение. расчёт R1 производится как и по схеме №1,исходя из выходного стабилизированного питания мс.
При использовании микросхемных стабилизаторов напряжения и общем потребляемым током свыше 300ма –микросхемы требуют использования радиатора. Даб не углублятся в эти дебри-воспользуйтесь данными производителя этих микросхем (datasheets), оттуда же подчерпнёте и много другой полезной информации по этим микросхемам. Так то –максимальное напряжение на входе устройства,максимальный ток,рассеиваемая мощность итд.
От себя могу лишь вкратце охарактеризовать и дать рекомендации по использованию схем.
По рис 1 плюсы: начинает работать фактически от напряжения ,едва превышающего пороговое светодиода(ов,если последовательно),подходит к использованию на низких напряжениях питания,просто,примитивно.
Минусы… стабилизация тока отсутствует.
По рис 2 плюсы-стабилизация тока ,верхние значения входных напряжений могут быть весма большими-37в+сумма падений на светодиодах. Схема может содержать 1 мс и 1 резистор.и это при работе на … скажем 30 светодиодов 😉
По рис 3. стабилизация тока косвенная.недостатки-использование и мс и резистора на каждую последовательную ветвь светодиодов. На 78й серии стаб имеет большое мин.падение напряжение(до 2.5в),фиксированные вых напряжения.Предпочтительнее 1083 с обвязкой.
В заключении хотелось бы напомнить-светодиоды ,микросхемы боятся статики,неправильного подключения и перегрева.пайка этих деталей должна быть максимально быстрая,не более 2 сек.
Было бы некорректно обойти вниманием светодиоды с интегрированным резистором,рассчитанные на подключение напрямую к источнику напряжения. Но в виду их малораспространенности ,дороговизны ,небольшой яркости- практическое использование под вопросом. Разве что в схемах индикации,где проблематично разместить доп внешний резистор.
Также не лишним будет упомянуть что разработаны и специальные микросхемы-драйвера светодиодов,осуществляющие стабилизацию тока светодиодов. Среди них есть как линейные стабилизаторы(мало отличающиеся по принципу действия от схемы №2),так и импульсные,имеющие повышенный кпд.
Но опять таки –имеют или узкую специализацию или малораспростаненны и дороги.
Для повышения кпд возможно использование неспециализированных распространённых микросхем импульсных стабилизаторов напряжения.например,таких как MC34063.схему включения можно почерпнуть из технической документации. Использование её в качестве источника тока не документировано,но вполне осуществимо.
Рекомендовал бы её включение, как понижающий стабилизатор, нагруженный на группу светодиодов с общим резистором,с которого берется напряжение обратной связи.

Светодиоды и их применениеСветодиоды и их применение
Светодиоды и их применение
Светодиоды и их применение
Светодиоды и их применение

Дополнительно будут полезны для ознакомления пара практических схем.
На рис №4 использование одной матрицы из 12 сверхярких светодиодов в качестве габарита и стоп сигнала.
Примененные светодиоды имели параметр в рабочей точке 30ма падение напряжения в 2.2в
R3=10ом 0.125вт(можно исключить,если светодиоды не «Китай» 😉 )
R2=75 ом 1-2вт
R1=270 ом 1вт
VD1-обычный кремниевый диод с максимальным током 1и более ампер(1n4001-1n4007 итд)
На рис №5 приведена схема замены лампы накаливания в цепи контроля генератора светодиодом.R1 подбор в пределах 1-4.7кОм . зависит от расположения светодиода,от его типа.дабы и «считывание» летним днём обеспечить и ночью не ослепнуть.

Дополнительная информация для владельцев автомобилей Рено: <a href=»http://www.frantsuzoff.ru/body/razborka_renault/» target=»_blank»>разборка рено</a> поможет вам вернуть в строй ваш автомобиль быстро и недорого.

Дополнительная информация для владельцев автомобилей Рено: разборка рено поможет вам вернуть в строй ваш автомобиль быстро и недорого.

Источник: oppozit.ru
Автор: Manowar

Рубрики: Статьи.

Отправить ссылку

Детальнее


Интернет реклама УБС

Добавьте свой комментарий

Вы должны войти в систему для того, чтобы оставить комментарий.