Светоизлучающему диоду, як і людині, необхідно харчуватися правильно. Тільки в цьому випадку він гарантує багаторічну і безвідмовну роботу. Світлодіоди мають нелінійну вольтамперних характеристику, схожу зі звичайним діодом. Тому їх харчування повинно здійснюватися стабільним струмом - це один з ключових принципів. Якщо його не дотримуватися, наслідки для світлодіодів можуть бути самі жалюгідні.
Щоб визначити, яка схема харчування буде оптимальною в тому чи іншому випадку, необхідно для початку дізнатися вихідні дані:
- параметри світлодіода, нормовані виробником;
- параметри мережі живлення (мережа 220 В, акумулятор, батарейки або щось інше).
Зміст статті
параметри світлодіода
Найважливіші параметри - це номінальний і максимальний струм. При номінальному зазвичай нормуються світлові характеристики - сила світла в канделах або світловий потік в люменах. Максимальний струм - це граничне значення, при якому можна експлуатувати даний прилад. Значення цих параметрів в сучасних однокристальних приладах варіюються від декількох мА до 3 А.
Пряме падіння напруги - напруга живлення світлодіодів, яке падає на pn-переході при номінальному струмі. Його значення в нагоді при розрахунку вихідних параметрів джерела живлення.
Максимальна температура корпусу і pn-переходу, максимальне зворотне напруга - параметри теж важливі, але у випадках, коли дотримуються струмові режими і схема не передбачає зворотного включення, на них можна не звертати уваги.
Параметри мережі живлення
При виготовленні будь-якого пристрою своїми руками, необхідно визначити параметри джерела, який буде здійснювати харчування світлодіодів. Мережа 220 В, автомобільний акумулятор на напругу 12 В або прості батарейки - в будь-якому випадку необхідно визначити діапазон напруги живлення, тобто мінімальне і максимальне його значення. На мережу 220 В дається (але не завжди дотримується) допуск ± 10%. Для акумулятора береться в розрахунок напруга при повній зарядці і в розрядженому стані. З батарейками і так все зрозуміло.
У випадку з автономними джерелами живлення важливо також дізнатися їх ємність і максимальний вихідний струм.
найпростіша схема
Наприклад, потрібно зробити своїми руками примітивний світлодіодний ліхтарик , Який живиться від однієї батареї. Візьмемо, наприклад, світлодіод C503C (CREE) з номінальним струмом ILED = 20 мА і падінням напруги ULED = 3,2 В.
В якості джерела живлення використовуємо літієвий акумулятор на 3,7 (якщо використовувати пальчикові батарейки, то однією не обійдешся).
Якщо включати світлодіод безпосередньо, то сила струму через світлодіод буде обмежуватися тільки внутрішнім опором батарейки, що в кращому випадку буде приводити до дуже швидкого її розряду, а в гіршому до виходу з ладу світлодіода. Найпростіша схема включення показана на малюнку нижче.
Для обмеження струму використовується резистор, опір якого визначається по формул е R = (UБ-ULED) / ILED. У нашому випадку опір складе 25 Ом.
При збільшенні потужності діода, схема буде ускладнюватися, тому що при великих токах застосовувати резистор недоцільно - занадто великі втрати потужності. Якщо напруга живлення має великий діапазон, ця схема теж не годиться, тому що не забезпечує стабілізацію струму.
розвиваємо тему
Харчування потужних світлодіодів здійснюється із застосуванням стабілізаторів струму - драйверів . Вони можуть бути виконані як на основі дискретних компонентів, так і з застосуванням спеціалізованих мікросхем. Драйвер можна придбати в готовому вигляді, а можна виготовити своїми руками - це не складно, з огляду на, що схем і рекомендацій в інтернеті з надлишком.
Ще один важливий момент організації харчування напівпровідникових джерел світла: при об'єднанні світлодіодів в групи, рекомендується їх послідовне з'єднання . Це обумовлено тим, що падіння напруги на pn-переході має певний розкид від приладу до приладу, і при паралельному включенні струми через них будуть відрізнятися.
Харчування світлодіодів від 220 В мережі, організовується за допомогою так званих мережевих драйверів. По суті, це імпульсні джерела живлення для світлодіодів, вони перетворять мережеве напруга в стабільний постійний струм. Виготовляти таке джерело своїми руками - досить складно, якщо ви не фахівець в цій області, а з огляду на широку номенклатуру, представлену на сучасному ринку ще і недоцільно.
