Kuo skiriasi šviesos diodų maitinimas ir tvarkyklė: teorija ir praktika, viskas, ką reikia žinoti

Autoriaus pastaba: „Tinkle yra gana daug informacijos apie LED gaminių galią, tačiau ruošdamas medžiagą šiam straipsniui svetainėse radau daug absurdiškos informacijos iš paieškos sistemų rezultatų viršaus. Tuo pačiu metu pagrindinės teorinės informacijos ir sąvokų visiškai nėra arba jos klaidingai suprantamos. “

Šviesos diodai yra veiksmingiausi iš visų įprastų šviesos šaltinių iki šiol. Problemos taip pat sietinos su efektyvumu, pavyzdžiui, aukštas reikalavimas juos maitinančios srovės stabilumui ir blogas sudėtingų šiluminių darbo sąlygų (esant aukštesnei temperatūrai) tolerancija. Taigi užduotis išspręsti šias problemas. Pažiūrėkime, kaip skiriasi maitinimo šaltinio ir vairuotojo sąvokos. Pradėkime nuo teorijos.

Srovės šaltinis ir įtampos šaltinis

Maitinimas yra bendrasis elektroninio prietaiso ar kitos elektros įrangos, tiekiančios ir reguliuojančios elektros energiją šiai įrangai maitinti, dalis. Atskirais atvejais jis gali būti įrenginio viduje ir išorėje.

Vairuotojas - bendrasis specializuoto šaltinio, jungiklio ar galios reguliatoriaus pavadinimas konkrečiai elektros įrangai.

Yra du pagrindiniai energijos šaltinių tipai:

• Įtampos šaltinis.

• Dabartinis šaltinis.

Pažvelkime į jų skirtumus.

Įtampos šaltinis - tai yra toks energijos šaltinis, kurio išėjimo įtampa nesikeičia keičiantis išėjimo srovei.

Idealiam įtampos šaltiniui vidinė varža yra lygi nuliui, o išėjimo srovė gali būti be galo didelė. Realybėje situacija yra kitokia.

Bet kuris įtampos šaltinis turi vidinę varžą. Šiuo atžvilgiu įtampa gali šiek tiek nukrypti nuo nominalios, kai prijungiama galinga apkrova (galinga - maža varža, didelė vartojimo srovė), o išėjimo srovę nustato jo vidinis įtaisas.

Tikrojo įtampos šaltinio avarinio veikimo režimas yra trumpojo jungimo režimas. Šiame režime srovė smarkiai padidėja, ją riboja tik vidinis maitinimo šaltinio atsparumas. Jei maitinimo šaltinis neturi apsaugos nuo trumpojo jungimo, jis sugenda

Dabartinis šaltinis - tai yra energijos šaltinis, kurio srovė išlieka nustatyta nepriklausomai nuo prijungtos apkrovos varžos.

Kadangi dabartinio šaltinio tikslas yra išlaikyti nurodytą dabartinį lygį. Avarinis darbo režimas yra laukimo režimas.

Jei paaiškintumėte priežastį paprastais žodžiais, situacija yra tokia: tarkime, kad prie dabartinio šaltinio prijungėte 1 omo apkrovą, kurios varža yra 1 omas, tada jo išvestyje įtampa bus nustatyta 1 voltas. Išsiskirs 1 W galia.

Jei padidinsite atsparumą apkrovai, tarkime, iki 10 omų, tada srovė bus 1A, o įtampa jau bus nustatyta 10V. Taigi bus paskirta 10W galia. Ir atvirkščiai, jei sumažinsite varžą iki 0,1 omo, srovė vis tiek bus 1A, o įtampa taps 0,1V.

Tuščiosios eigos būsena yra tada, kai niekas nėra prijungtas prie maitinimo šaltinio gnybtų. Tada galime pasakyti, kad tuščiąja eiga apkrovos pasipriešinimas yra labai didelis (begalinis). Įtampa didės, kol teka 1A srovė. Praktiškai tokios situacijos pavyzdžiu galite atsinešti automobilio uždegimo ritę.

Įžiebimo žvakės elektrodų įtampa, atsidarius ritės pirminės apvijos maitinimo grandinei, didėja, kol jos vertė pasiekia kibirkštinio tarpo skilimo įtampą,po kurio pro kibirkštį teka srovė ir ritėje sukaupta energija išsisklaido.

Dabartinio šaltinio trumpojo jungimo sąlyga nėra avarinė operacija. Esant trumpam jungimui, maitinimo šaltinio atsparumas apkrovai linkęs į nulį, t. jis yra be galo mažas. Tada įtampa srovės šaltinio išvestyje bus tinkama tam tikros srovės srautui, o paskirta galia yra nereikšminga.

Pereikime prie praktikos

Jei mes kalbame apie šiuolaikinę nomenklatūrą arba pavadinimus, kuriuos energijos šaltiniams labiau suteikia rinkodaros, o ne inžinieriai, tada maitinimo šaltinis paprastai vadinamas įtampos šaltiniu.

Tai apima:

• Įkroviklis mobiliajam telefonui (juose verčių konvertavimas į reikiamą įkrovimo srovę ir įtampą atliekamas keitikliais, įmontuotais į įkrovimo įrenginio plokštę).

• Nešiojamojo kompiuterio maitinimo blokas.

• Maitinimo šaltinis LED juostai.

Vairuotojas yra dabartinis šaltinis. Pagrindinis jo naudojimas kasdieniame gyvenime yra asmens mityba Šviesos diodai ir LED masyvai abu jie yra įprasti didelės galios nuo 0,5 vatų.

LED galia

Straipsnio pradžioje buvo paminėta, kad LED turi labai aukštus galios reikalavimus. Faktas yra tas, kad šviesos diodas maitinamas srove. Taip yra dėl visų puslaidininkinių diodų srovės-įtampos charakteristika. Pažvelk į ją.

Nuotraukoje skirtingų spalvų diodų I-V charakteristikos:

Ši atšakos forma (artima parabolai) lemia puslaidininkių ir į jas įleistų priemaišų savybes, taip pat pn sandūros ypatybes. Srovė, kai diodui taikoma įtampa yra beveik mažesnė už slenkstį, nedidėja, o veikiau jos augimas yra nereikšmingas. Kai įtampa diodo gnybtuose pasiekia slenksčio lygį, per diodą srovė pradeda staigiai kilti.

Jei srovė per rezistorių auga tiesiškai ir priklauso nuo jo varžos ir naudojamos įtampos, tada srovės padidėjimas per diodą šio įstatymo nepaiso. Padidėjus įtampai 1%, srovė gali padidėti 100% ar daugiau.

Be to, metaluose varža didėja didėjant temperatūrai, o puslaidininkiuose, priešingai, varža mažėja, o srovė pradeda augti.

Norėdami sužinoti to priežastis, turite įsigilinti į „Elektronikos fizinių pagrindų“ kursą ir sužinoti apie įkrovos nešiklių tipus, juostos tarpą ir kitus įdomius dalykus, tačiau to nepadarysime, trumpai išnagrinėjome šias problemas. straipsnyje apie bipolinius tranzistorius.

Techninėse specifikacijose slenkstinė įtampa nurodoma kaip įtampos kritimas į priekį linkusiais baltais šviesos diodais, paprastai apie 3 voltus.

Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad pakaks lempos projektavimo ir gamybos etape srovę ribojantys rezistoriai ir nustatykite stabilią įtampą maitinimo šaltinio išvestyje ir viskas bus gerai. Jie tai daro ant LED juostų, tačiau maitina iš stabilizuotų energijos šaltinių, o juostose naudojamų šviesos diodų galia dažnai būna * maža, dešimtosios ar šimtosios vatos.

* (jei nekalbame apie juostas ir juosteles su 5730 šviesos diodais, norėdami sužinoti daugiau apie SMD šviesos diodų tipus, skaitykite straipsnyje - SMD šviesos diodų tipai, charakteristikos ir ženklinimas)

Galingi šviesos diodai, kuriuos rekomenduoja maitinti vairuotojai, yra gana stipriai šildomi. Pvz., 1W šviesos diodas per keletą 5–15 darbo sekundžių pašildomas aukštesnėje nei 50 laipsnių temperatūroje be radiatoriaus.

Jei tokį šviesos diodą maitina vairuotojas su stabilia išėjimo srove, tada, kai šviesos diodas šildomas, srovė per jį nedidės, bet išliks nepakitusi, o įtampa jo gnybtuose šiek tiek sumažės.

Ir jei iš maitinimo bloko (įtampos šaltinio), po šildymo padidės srovė, nuo kurios šildymas bus dar stipresnis.

Yra dar vienas veiksnys - visų šviesos diodų (kaip ir kitų elementų) charakteristikos visada skiriasi.

Vairuotojo pasirinkimas: charakteristikos, jungtis

Norėdami teisingai pasirinkti vairuotoją, turite susipažinti su jo techninėmis charakteristikomis, pagrindinės yra šios:

• Nominali išėjimo srovė;

• Maksimali galia;

• Minimali galia. Ne visada nurodoma. Faktas yra tas, kad kai kurie vairuotojai neprasidės, jei prie jų bus prijungta mažesnė nei tam tikra galia apkrova.

Dažnai parduotuvėse jie vietoj galios nurodo:

• Nominali išėjimo srovė;

• Išėjimo įtampų diapazonas (min.) V ... (maks.) V, pvz., 3-15 V.

• Prijungtų šviesos diodų skaičius, atsižvelgiant į įtampos diapazoną, yra parašytas kaip (min) ... (maks.), Pavyzdžiui, 1–3 šviesos diodai.

Kadangi srovė per visus elementus yra vienoda, kai jungiama nuosekliai, todėl šviesos diodai yra sujungti nuosekliai prie tvarkyklės.

Lygiagrečiai nepageidautina (gana neįmanoma) prijungti šviesos diodus prie tvarkyklės, nes šviesos diodų įtampos kritimai gali šiek tiek skirtis, o vienas bus perkrautas, o antrasis, atvirkščiai, veiks mažesnio nominaliojo režimo režimu.

Nerekomenduojama prijungti daugiau šviesos diodų, nei nustatyta pagal vairuotojo projektą. Faktas yra tas, kad bet kuris energijos šaltinis turi tam tikrą didžiausią leistiną galią, kurios negalima viršyti. Kiekvienam šviesos diodui prijungus prie stabilizuoto srovės šaltinio, jo išėjimo įtampa padidės maždaug 3 V (jei šviesos diodas yra baltas), o galia, kaip įprasta, bus lygi srovei ir įtampai.

Remdamiesi tuo, darome išvadas, kad nusipirktume tinkamą šviesos diodų tvarkyklę, turite nustatyti srovę, kurią šviesos diodai sunaudoja, ir įtampą, kuri ant jų patenka, ir pasirinkti vairuotoją pagal parametrus.

Pvz., Ši tvarkyklė palaiko prijungimą iki 12 didelės galios šviesos diodų, tenkančių 1 W, o vartojimo srovė yra 0,4A.

Šis iš jų sukuria 1,5A srovę ir nuo 20 iki 39V įtampą, o tai reiškia, kad galite prie jo prisijungti, pavyzdžiui, LED, esant 1,5A, 32-36V, o galia - 50 W.

Išvada

Vairuotojas yra vienas iš maitinimo tipų, skirtų šviesos diodams tiekti tam tikrą srovę. Iš esmės nesvarbu, kas vadinamas šiuo energijos šaltiniu. Maitinimo šaltiniai vadinami 12 arba 24 voltų LED juostų maitinimo šaltiniais, jie gali sukelti bet kokią srovę, mažesnę už maksimalią. Žinodami teisingus pavadinimus, vargu ar padarysite klaidą pirkdami prekes parduotuvėse, ir jums nereikės to keisti.