يعد حساب جهد إمداد LED خطوة ضرورية لأي مشروع إضاءة كهربائية ، ولحسن الحظ ، من السهل القيام بذلك. هذه القياسات ضرورية لحساب قوة المصابيح ، لأنك بحاجة إلى معرفة التيار والجهد. يتم حساب قوة LED بضرب التيار بالجهد. في هذه الحالة ، يجب أن تكون شديد الحذر عند التعامل مع الدوائر الكهربائية ، حتى عند قياس الكميات الصغيرة. في المقالة ، سننظر بالتفصيل في مسألة كيفية معرفة الجهد من أجل ضمان التشغيل الصحيح لعناصر LED.
عملية LED
توجد مصابيح LED بألوان مختلفة ، هناك لونان وثلاثة ألوان ، تومض وتغير اللون. لكي يتمكن المستخدم من برمجة تسلسل تشغيل المصباح ، يتم استخدام حلول مختلفة تعتمد بشكل مباشر على جهد إمداد المصباح. لإضاءة مؤشر LED ، يلزم وجود حد أدنى من الجهد (الحد الأدنى) ، بينما يتناسب السطوع مع التيار. الجهد علىيزيد LED قليلاً مع التيار بسبب وجود مقاومة داخلية. عندما يكون التيار مرتفعًا جدًا ، يسخن الصمام الثنائي ويحترق. لذلك ، فإن التيار يقتصر على قيمة آمنة.
يتم وضع المقاوم في سلسلة لأن شبكة الصمام الثنائي تحتاج إلى جهد أعلى بكثير. إذا تم عكس U ، فلا يوجد تدفق للتيار ، ولكن بالنسبة لـ U عالية (على سبيل المثال 20V) ، تحدث شرارة داخلية (انهيار) مما يؤدي إلى تدمير الصمام الثنائي.
كما هو الحال مع جميع الثنائيات ، يتدفق التيار عبر الأنود ويخرج عبر الكاثود. في الصمامات الثنائية المستديرة ، يحتوي الكاثود على سلك أقصر والجسم به صفيحة جانبية من الكاثود.
اعتماد الجهد على نوع المصباح
مع انتشار مصابيح LED عالية السطوع المصممة لتوفير مصابيح بديلة للإضاءة التجارية والداخلية ، هناك تكاثر مماثل ، إن لم يكن أكثر ، لحلول الطاقة. مع وجود مئات النماذج من العشرات من الشركات المصنعة ، يصبح من الصعب فهم جميع تباديل جهد الإدخال / الإخراج LED وقيم التيار / الطاقة الناتج ، ناهيك عن الأبعاد الميكانيكية والعديد من الميزات الأخرى للتعتيم والتحكم عن بعد وحماية الدائرة.
هناك العديد من مصابيح LED المختلفة في السوق. يتم تحديد اختلافهم من خلال العديد من العوامل في إنتاج المصابيح. يعد تركيب أشباه الموصلات عاملاً ، لكن تقنية التصنيع والتعبئة تلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في تحديد أداء LED. كانت مصابيح LED الأولى مستديرةكنماذج C (قطر 5 مم) و F (قطر 3 مم). بعد ذلك ، تم وضع الثنائيات المستطيلة والكتل التي تجمع بين عدة مصابيح (شبكات) قيد التنفيذ.
الشكل نصف الكروي يشبه إلى حد ما العدسة المكبرة التي تحدد شكل شعاع الضوء. يحسن لون العنصر المنبعث من الانتشار والتباين. أكثر تسميات وشكل LED شيوعًا:
- A: قطر أحمر 3 مم في حامل CI.
- B: قطر أحمر 5 مم مستخدم في اللوحة الأمامية
- ج: أرجواني 5 مم.
- د: ثنائي اللون الأصفر والأخضر.
- ه: مستطيل.
- F: أصفر 3 مم.
- G: أبيض عالي السطوع 5 مم.
- H: أحمر 3 مم.
- K- الأنود: كاثود ، يشار إليه بسطح مستوٍ في الحافة.
- F: سلك توصيل الأنود 4 / 100mm
- ج: كوب عاكس.
- L: شكل منحني يعمل كعدسة مكبرة.
مواصفات الجهاز
يوجد ملخص لمعلمات LED المختلفة وجهد الإمداد في مواصفات البائع. عند اختيار مصابيح LED لتطبيقات محددة ، من المهم فهم الاختلاف بينها. هناك العديد من مواصفات LED المختلفة ، سيؤثر كل منها على اختيار نوع معين. تعتمد مواصفات LED على اللون و U والحالية. تميل LEDS إلى توفير لون واحد.
يتم تحديد اللون المنبعث من مؤشر LED من حيث الطول الموجي الأقصى (lpk) ، وهو الطول الموجي الذي يحتوي على أقصى ناتج ضوئي. عادةً ما تعطي اختلافات العملية ذروة تغيرات طول الموجة تصل إلى ± 10 نانومتر.عند اختيار الألوان في مواصفات LED ، يجدر بنا أن نتذكر أن العين البشرية هي الأكثر حساسية للأشكال أو تغيرات الألوان حول المنطقة الصفراء / البرتقالية من الطيف - من 560 إلى 600 نانومتر. قد يؤثر هذا على اختيار اللون أو موضع المصابيح ، والذي يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالمعلمات الكهربائية.
التيار والجهد LED
أثناء التشغيل ، تحتوي مصابيح LED على قطرة U معينة ، والتي تعتمد على المادة المستخدمة. يعتمد جهد إمداد مصابيح LED في المصباح أيضًا على المستوى الحالي. المصابيح هي أجهزة يتم التحكم فيها حاليًا ومستوى الضوء هو دالة للتيار ، مما يزيد من ناتج الضوء. من الضروري التأكد من أن تشغيل الجهاز بحيث لا يتجاوز الحد الأقصى للتيار الحد المسموح به ، مما قد يؤدي إلى تبديد مفرط للحرارة داخل الشريحة نفسها ، مما يقلل من التدفق الضوئي ويقصر من عمر الخدمة. تتطلب معظم مصابيح LED مقاومًا خارجيًا محددًا للتيار.
قد تشتمل بعض مصابيح LED على المقاوم المتسلسل ، لذا ما هو الجهد المطلوب لتزويد مصابيح LED. لا تسمح مصابيح LED بعكس كبير U. ولا يجب أن تتجاوز قيمته القصوى المعلنة ، والتي عادة ما تكون صغيرة جدًا. إذا كان هناك احتمال لوجود حرف U عكسي على LED ، فمن الأفضل بناء حماية في الدائرة لمنع التلف. يمكن أن تكون هذه عادةً دوائر ثنائية بسيطة توفر الحماية الكافية لأي LED. ليس عليك أن تكون محترفًا لتحصل عليه.
مصدر الطاقة لمصابيح LED
مصابيح LED للإضاءة تعمل بالطاقة الحالية ، ويتناسب تدفقها الضوئي مع التيار المتدفق من خلالها. يرتبط التيار بجهد إمداد مصابيح LED في المصباح. العديد من الثنائيات المتصلة في سلسلة لها تيار متساوٍ يتدفق من خلالها. إذا تم توصيلهما بالتوازي ، يتلقى كل LED نفس U ، ولكن يتدفق تيار مختلف من خلالها بسبب تأثير التشتت على خاصية الجهد الحالي. نتيجة لذلك ، يصدر كل ديود ناتج ضوئي مختلف.
لذلك ، عند اختيار العناصر ، تحتاج إلى معرفة الجهد الكهربائي لمصابيح LED. يتطلب كل منها ما يقرب من 3 فولت في محطاتها للعمل. على سبيل المثال ، تتطلب سلسلة 5-diode حوالي 15 فولت عبر المحطات. من أجل توفير تيار منظم مع U كافٍ ، يستخدم LEC وحدة إلكترونية تسمى السائق.
هناك حلان:
- مشغل خارجي مثبت خارج المصباح ، مع مصدر طاقة بجهد منخفض للغاية.
- داخلي ، مدمج في المصباح ، أي وحدة فرعية مع وحدة إلكترونية تنظم التيار.
يمكن تشغيل برنامج التشغيل هذا بواسطة 230 فولت (الفئة الأولى أو الفئة الثانية) أو السلامة الإضافية المنخفضة U (الفئة الثالثة) ، مثل 24 فولت.
مزايا اختيار الجهد LED
الحساب الصحيح لجهد إمداد مصابيح LED في المصباح له 5 مزايا رئيسية:
- آمن للغاية منخفض U ، ربما بغض النظر عنعدد المصابيح. يجب تثبيت مصابيح LED في سلسلة لضمان نفس مستوى التيار في كل منها من نفس المصدر. نتيجة لذلك ، كلما زاد عدد مصابيح LED ، زاد الجهد في أطراف LED. إذا كان جهاز تشغيل خارجي ، فيجب أن يكون جهد الأمان شديد الحساسية أعلى من ذلك بكثير.
- دمج السائق داخل الفوانيس يسمح بتثبيت كامل للنظام مع أمان إضافي منخفض الجهد (SELV) ، بغض النظر عن عدد مصادر الضوء.
- تثبيت أكثر موثوقية في معيار الأسلاك لمصابيح LED المتصلة بالتوازي. يوفر السائقون حماية إضافية ، خاصة ضد ارتفاع درجة الحرارة ، مما يضمن عمر خدمة أطول مع احترام جهد إمداد مصابيح LED للأنواع والتيارات المختلفة. تشغيل أكثر أمانًا.
- يعمل دمج طاقة LED في السائق على تجنب سوء المناولة في الميدان وتحسين قدرته على تحمل التوصيلات الساخنة. إذا قام المستخدم فقط بتوصيل ضوء LED بمحرك خارجي قيد التشغيل بالفعل ، فقد يتسبب ذلك في زيادة الجهد الكهربائي لمصابيح LED عند توصيلها وبالتالي تدميرها.
- سهولة الصيانة. يمكن رؤية أي مشاكل فنية بسهولة أكبر في مصابيح LED ذات مصدر الجهد.
تبديد الطاقة والحرارة
عندما يكون انخفاض U عبر المقاومة أمرًا مهمًا ، فأنت بحاجة إلى اختيار المقاوم المناسب القادر على تبديد الطاقة المطلوبة. استهلاكقد يبدو 20 مللي أمبير منخفضًا ، لكن الطاقة المحسوبة تشير إلى خلاف ذلك. لذلك ، على سبيل المثال ، بالنسبة لانخفاض الجهد بمقدار 30 فولت ، يجب أن يتبدد المقاوم 1400 أوم. حساب تبديد الطاقة P=(Ures x Ures) / R ،
حيث:
- P - قيمة الطاقة التي يبددها المقاوم ، مما يحد من التيار في LED ، W ؛
- U - الجهد عبر المقاوم (بالفولت) ؛
- R - قيمة المقاوم ، أوم.
P=(28 × 28) / 1400=0.56 وات
لن يتحمل مزود الطاقة 1W LED ارتفاع درجة الحرارة لفترة طويلة ، كما أن 2W سيفشل أيضًا بسرعة كبيرة. في هذه الحالة ، يجب توصيل مقاومين 2700 / 0.5 وات (أو مقاومين 690 / 0.5 وات على التوالي) بالتوازي لتوزيع تبديد الحرارة بالتساوي.
التحكم في الحرارة
سيساعدك العثور على القوة الكهربائية المثلى لنظامك على معرفة المزيد حول التحكم في الحرارة المطلوب لتشغيل LED موثوق ، حيث تولد مصابيح LED حرارة يمكن أن تكون ضارة جدًا بالجهاز. سوف تتسبب الحرارة الزائدة في إنتاج مصابيح LED لإضاءة أقل وكذلك تقصير العمر الافتراضي. بالنسبة لمصباح LED بقدرة 1 وات ، يوصى بالبحث عن خافض حرارة 3 بوصات مربعة لكل وات من LED.
في الوقت الحالي ، تنمو صناعة LED بوتيرة سريعة إلى حد ما ومن المهم معرفة الفرق في مصابيح LED. هذا سؤال عام حيث يمكن أن تتراوح المنتجات من رخيصة جدًا إلى باهظة الثمن. يجب أن تكون حذرًا عند شراء مصابيح LED رخيصة ، حيث يمكنها العمل.ممتاز ، ولكن كقاعدة عامة ، لا تعمل لفترة طويلة وتحترق بسرعة بسبب المعلمات السيئة. في تصنيع مصابيح LED ، تشير الشركة المصنعة في جوازات السفر إلى الخصائص ذات القيم المتوسطة. لهذا السبب ، لا يعرف المشترون دائمًا الخصائص الدقيقة لمصابيح LED من حيث خرج اللومن واللون والجهد الأمامي.
تحديد الجهد الأمامي
قبل أن تعرف جهد إمداد LED ، اضبط إعدادات المقياس المتعدد المناسب: الحالي و U. قبل الاختبار ، اضبط المقاومة على أعلى قيمة لتجنب احتراق LED. يمكن القيام بذلك ببساطة: قم بربط خيوط المقياس المتعدد ، واضبط المقاومة حتى يصل التيار إلى 20 مللي أمبير وقم بإصلاح الجهد والتيار. من أجل قياس الجهد الأمامي لمصابيح LED ، ستحتاج إلى:
- المصابيح للاختبار.
- مصدر U LED بمعلمات أعلى من مؤشر LED للجهد الثابت.
- المتر.
- مشابك التمساح لتثبيت مؤشر LED في الاختبار يؤدي إلى تحديد جهد إمداد مصابيح LED في التركيبات.
- أسلاك.
- 500 أو 1000 أوم المقاوم المتغير.
كان التيار الأساسي للـ LED الأزرق 3.356 فولت عند 19.5 مللي أمبير. إذا تم استخدام جهد 3.6 فولت ، يتم حساب قيمة المقاوم المراد استخدامه بواسطة الصيغة R=(3.6V-3.356V) / 0.0195A)=12.5 أوم. لقياس مصابيح LED عالية الطاقة ، اتبع نفس الإجراء واضبط التيار عن طريق الضغط بسرعة على القيمة على جهاز القياس المتعدد.
قياس جهد إمداد مصابيح SMD LED عالية> 350 مللي أمبير يمكن أن تكون طاقة التيار المباشر صعبة بعض الشيء لأنها عندما تسخن بسرعة ، تنخفض U بشكل كبير. هذا يعني أن التيار سيكون أعلى بالنسبة لشكل معين إذا لم يكن لدى المستخدم الوقت ، فسيتعين عليه تبريد مؤشر LED إلى درجة حرارة الغرفة قبل القياس مرة أخرى. يمكنك استخدام 500 أوم أو 1 كيلو أوم. لتحقيق الضبط الخشن والدقيق ، أو لتوصيل المقاوم المتغير ذو النطاق الأعلى والأدنى بالتسلسل.
تعريف بديل للجهد
الخطوة الأولى لحساب استهلاك الطاقة لمصابيح LED هي تحديد جهد الصمام. إذا لم يكن هناك جهاز متعدد في متناول اليد ، فيمكنك دراسة بيانات الشركة المصنعة والعثور على جواز السفر U الخاص بلوك LED. بدلاً من ذلك ، يمكنك تقدير U بناءً على لون مصابيح LED ، على سبيل المثال ، جهد إمداد LED الأبيض هو 3.5V.
بعد قياس جهد LED ، يتم تحديد التيار. يمكن قياسه مباشرة بمقياس متعدد. تعطي بيانات الشركة المصنعة تقديرًا تقريبيًا للتيار. بعد ذلك ، يمكنك بسرعة وسهولة حساب استهلاك الطاقة لمصابيح LED. لحساب استهلاك الطاقة لمصباح LED ، ما عليك سوى ضرب U من LED (بالفولت) في تيار LED (بالأمبير).
النتيجة ، المقاسة بالواط ، هي الطاقة التي تستخدمها مصابيح LED. على سبيل المثال ، إذا كان LED يحتوي على U 3.6 والتيار 20 ملي أمبير ، فسيستخدم 72 ملي واط من الطاقة. اعتمادًا على حجم المشروع وحجمه ، يمكن قياس قراءات الجهد والتيار بوحدات أصغر أو أكبر من التيار الأساسي أو الواط.وحدة التحويلات قد تكون مطلوبة. عند القيام بهذه الحسابات ، تذكر أن 1000 ملي واط يساوي واحد واط ، و 1000 مللي أمبير يساوي واحد أمبير.
اختبار LED مع المتر
لاختبار مؤشر LED ومعرفة ما إذا كان يعمل وما هو اللون الذي يجب اختياره - يتم استخدام مقياس متعدد. يجب أن تحتوي على وظيفة اختبار الصمام الثنائي ، والتي يشار إليها برمز الصمام الثنائي. بعد ذلك ، للاختبار ، قم بإصلاح أسلاك القياس للمقياس المتعدد على أرجل LED:
- قم بتوصيل السلك الأسود على الكاثود (-) والسلك الأحمر على الأنود (+) ، إذا أخطأ المستخدم ، فلن يضيء مؤشر LED.
- يزودون المستشعرات بتيار صغير وإذا كان بإمكانك أن ترى أن مؤشر LED يتوهج قليلاً ، فهذا يعني أنه يعمل.
- عند فحص المتر المتعدد ، تحتاج إلى النظر في لون LED. على سبيل المثال ، اختبار LED باللون الأصفر (الكهرماني) - جهد عتبة LED هو 1636mV أو 1.636V. إذا تم اختبار LED الأبيض أو LED الأزرق ، فإن جهد العتبة أعلى من 2.5V أو 3V.
لاختبار الصمام الثنائي ، يجب أن يكون المؤشر على الشاشة بين 400 و 800 مللي فولت في اتجاه واحد وألا يظهر في الاتجاه المعاكس. تحتوي مصابيح LED العادية على عتبة U كما هو موضح في الجدول أدناه ، ولكن يمكن أن يكون هناك اختلافات كبيرة لنفس اللون. الحد الأقصى للتيار هو 50 مللي أمبير ، لكن يوصى بعدم تجاوز 20 مللي أمبير. عند 1-2 مللي أمبير ، تتوهج الثنائيات جيدًا. عتبة LED U
| نوع LED | V تصل إلى 2 مللي أمبير | V تصل إلى 20 مللي أمبير |
| الأشعة تحت الحمراء | 1 ، 05 | 1.2 |
| جهد إمداد الصمام الأحمر | 1، 8 | 2، 0 |
| أصفر | 1، 9 | 2، 1 |
| أخضر | 1، 8 | 2، 4 |
| أبيض | 2، 7 | 3، 2 |
| أزرق | 2، 8 | 3، 5 |
عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل ، يكون التيار 0.7 مللي أمبير فقط عند 3.8 فولت. في السنوات الأخيرة ، حققت مصابيح LED تقدمًا كبيرًا. هناك المئات من الطرز التي يبلغ قطرها 3 مم و 5 مم. هناك ثنائيات أكثر قوة بقطر 10 مم أو في حالات خاصة ، بالإضافة إلى ثنائيات للتركيب على لوحة دوائر مطبوعة يصل طولها إلى 1 مم.
بدء تشغيل المصابيح من طاقة التيار المتردد
تعتبر مصابيح LED عمومًا أجهزة تعمل بالتيار المستمر ، وتعمل على بضعة فولتات من التيار المستمر. في التطبيقات منخفضة الطاقة مع عدد قليل من مصابيح LED ، يعد هذا نهجًا مقبولاً تمامًا ، مثل الهواتف المحمولة التي تعمل ببطارية DC ، لكن التطبيقات الأخرى مثل نظام الإضاءة الشريطي الخطي الممتد 100 متر حول المبنى لا يمكن أن تعمل مع هذا الترتيب.
يعاني محرك التيار المستمر من فقدان المسافة ، مما يتطلب محركًا أعلى U من البداية ، ومنظمات إضافية تفقد قوتها. يسهّل التيار المتردد استخدام المحولات للتنحي من U إلى 240 فولت أو 120 فولت تيار متردد من الكيلوفولت المستخدمة في خطوط الطاقة ، وهو ما يمثل مشكلة أكبر بكثير للتيار المستمر. يتطلب بدء أي نوع من مصابيح LED بجهد رئيسي (على سبيل المثال 120 فولت تيار متردد) إلكترونيات بين مزود الطاقة والأجهزة نفسها لتوفير U ثابت (على سبيل المثال 12V DC). القدرة على قيادة مصابيح LED متعددة مهمة.
طورت Lynk Labs تقنية تسمح لك بتشغيل مؤشر LED من جهد التيار المتردد. يتمثل النهج الجديد في تطوير مصابيح LED للتيار المتردد يمكن تشغيلها مباشرة من مصدر طاقة التيار المتردد. تحتوي العديد من تركيبات LED المستقلة على محول بين مقبس الحائط والتثبيت لتوفير الثابت المطلوب U
طور عدد من الشركات مصابيح LED التي تثبت مباشرة في مآخذ قياسية ، لكنها تحتوي أيضًا دائمًا على دوائر مصغرة تحول التيار المتردد إلى تيار مستمر قبل أن يتم تغذيتها بمصابيح LED.
LED قياسي أحمر أو برتقالي له عتبة U من 1.6 إلى 2.1 فولت ، بالنسبة لمصابيح LED الصفراء أو الخضراء ، يكون الجهد من 2.0 إلى 2.4 فولت ، وللأزرق أو الوردي أو الأبيض ، يكون هذا الجهد حوالي 3.0 إلى 3.6 V. يسرد الجدول أدناه بعض الفولتية النموذجية. القيم الموجودة بين قوسين تتوافق مع أقرب تسويةالقيم في السلسلة E24.
مواصفات جهد إمداد الطاقة لمصابيح LED موضحة في الجدول أدناه.
الرموز:
- STD - مؤشر LED قياسي ؛
- HL - LED عالي السطوع ؛
- FC - استهلاك منخفض.
هذه البيانات كافية للمستخدم لتحديد معلمات الجهاز الضرورية لمشروع الإضاءة بشكل مستقل.
