Die Berechnung der Versorgungsspannung einer LED ist ein notwendiger Schritt für jedes elektrische Beleuchtungsprojekt, und glücklicherweise ist es einfach zu bewerkstelligen. Solche Messungen sind notwendig, um die Leistung der LEDs zu berechnen, da Sie deren Strom und Spannung kennen müssen. Die Leistung einer LED errechnet sich aus der Multiplikation des Stroms mit der Spannung. In diesem Fall müssen Sie beim Arbeiten mit elektrischen Sch altungen äußerst vorsichtig sein, selbst wenn Sie kleine Mengen messen. In dem Artikel werden wir uns ausführlich mit der Frage befassen, wie die Spannung ermittelt werden kann, um den korrekten Betrieb der LED-Elemente sicherzustellen.
LED-Betrieb
LEDs gibt es in verschiedenen Farben, es gibt zwei und drei Farben, blinkend und wechselnd. Damit der Benutzer den Betriebsablauf der Lampe programmieren kann, kommen verschiedene Lösungen zum Einsatz, die direkt von der Versorgungsspannung der LED abhängen. Um die LED zum Leuchten zu bringen, ist eine Mindestspannung (Schwelle) erforderlich, während die Helligkeit proportional zum Strom ist. Spannung anDie LED steigt mit dem Strom leicht an, da ein Innenwiderstand vorhanden ist. Wenn der Strom zu hoch ist, erwärmt sich die Diode und brennt durch. Daher wird der Strom auf einen ungefährlichen Wert begrenzt.
Der Widerstand wird in Reihe gesch altet, da das Diodengitter eine viel höhere Spannung benötigt. Wird U vertauscht, fließt kein Strom, aber bei hohem U (z. B. 20 V) entsteht ein innerer Funke (Durchschlag), der die Diode zerstört.
Wie bei allen Dioden fließt Strom durch die Anode und tritt durch die Kathode aus. Bei runden Dioden hat die Kathode einen kürzeren Draht und der Körper hat eine Kathodenseitenplatte.
Abhängigkeit der Spannung vom Lampentyp
Mit der Verbreitung von High-Brightness-LEDs, die als Ersatzlampen für gewerbliche und Innenbeleuchtung entwickelt wurden, gibt es eine gleiche, wenn nicht sogar noch größere Verbreitung von Stromversorgungslösungen. Bei Hunderten von Modellen von Dutzenden von Herstellern wird es schwierig, alle Permutationen von LED-Eingangs-/Ausgangsspannungen und Ausgangsstrom-/Leistungswerten zu verstehen, ganz zu schweigen von den mechanischen Abmessungen und vielen anderen Merkmalen für Dimmen, Fernbedienung und Sch altungsschutz.
Es gibt viele verschiedene LEDs auf dem Markt. Ihr Unterschied wird durch viele Faktoren bei der Herstellung von LEDs bestimmt. Halbleiteraufbau ist ein Faktor, aber auch die Fertigungstechnologie und die Verkapselung spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der LED-Leistung. Die ersten LEDs waren rundals Modelle C (Durchmesser 5 mm) und F (Durchmesser 3 mm). Dann kamen rechteckige Dioden und Blöcke zum Einsatz, die mehrere LEDs (Netzwerke) kombinieren.
Die halbkugelförmige Form ist ein bisschen wie eine Lupe, die die Form des Lichtstrahls bestimmt. Die Farbe des emittierenden Elements verbessert die Streuung und den Kontrast. Die gebräuchlichsten Bezeichnungen und Formen von LED:
- A: rot Durchmesser 3mm in H alterung für CI.
- B: 5 mm roter Durchmesser in Frontplatte verwendet.
- C: lila 5mm.
- D: zweifarbig gelb und grün.
- E: rechteckig.
- F: gelb 3mm.
- G: weiß hohe Helligkeit 5mm.
- H: rot 3mm.
- K- Anode: Kathode, gekennzeichnet durch eine flache Fläche im Flansch.
- F: 4/100mm Anodenanschlusskabel.
- C: Reflektierende Tasse.
- L: Eine gebogene Form, die wie ein Vergrößerungsglas wirkt.
Gerätespezifikation
Eine Zusammenfassung der verschiedenen LED-Parameter und der Versorgungsspannung finden Sie in den Spezifikationen des Verkäufers. Bei der Auswahl von LEDs für bestimmte Anwendungen ist es wichtig, ihre Unterschiede zu verstehen. Es gibt viele verschiedene LED-Spezifikationen, von denen jede die Wahl eines bestimmten Typs beeinflusst. LED-Spezifikationen basieren auf Farbe, U und Strom. LEDs neigen dazu, eine Farbe bereitzustellen.
Die von einer LED emittierte Farbe wird in Bezug auf ihre maximale Wellenlänge (lpk) definiert, die die Wellenlänge mit der maximalen Lichtleistung ist. Typischerweise führen Prozessvariationen zu Peak-Wellenlängenänderungen von bis zu ±10 nm. Bei der Auswahl von Farben in der LED-Spezifikation ist zu beachten, dass das menschliche Auge am empfindlichsten auf Farbtöne oder Farbvariationen im gelben/orangen Bereich des Spektrums reagiert – von 560 bis 600 nm. Dies kann sich auf die Wahl der Farbe oder Position der LEDs auswirken, was in direktem Zusammenhang mit den elektrischen Parametern steht.
LED-Strom und -Spannung
LEDs haben im Betrieb einen bestimmten Abfall U, der vom verwendeten Material abhängt. Die Versorgungsspannung der LEDs in der Lampe hängt auch von der Stromstärke ab. LEDs sind stromgesteuerte Geräte und die Lichtstärke ist eine Funktion des Stroms, eine Erhöhung erhöht die Lichtleistung. Es muss sichergestellt werden, dass der Betrieb des Geräts so ist, dass der maximale Strom die zulässige Grenze nicht überschreitet, was zu einer übermäßigen Wärmeableitung innerhalb des Chips selbst führen kann, wodurch der Lichtstrom verringert und die Lebensdauer verkürzt wird. Die meisten LEDs benötigen einen externen Strombegrenzungswiderstand.
Einige LEDs können einen Vorwiderstand enth alten, also welche Spannung zur Versorgung der LEDs erforderlich ist. LEDs erlauben kein großes inverses U. Es sollte niemals seinen angegebenen Maximalwert überschreiten, der normalerweise recht klein ist. Wenn die Möglichkeit eines umgekehrten U auf der LED besteht, ist es besser, einen Schutz in den Stromkreis einzubauen, um Schäden zu vermeiden. Dies können normalerweise einfache Diodensch altungen sein, die einen angemessenen Schutz für jede LED bieten. Sie müssen kein Profi sein, um es zu bekommen.
Stromversorgung für LEDs
Beleuchtung LEDs werden mit Strom versorgt und ihr Lichtstrom ist proportional zu dem durch sie fließenden Strom. Der Strom bezieht sich auf die Versorgungsspannung der LEDs in der Lampe. Mehrere in Reihe gesch altete Dioden werden von gleichem Strom durchflossen. Werden sie parallel gesch altet, erhält jede LED das gleiche U, durch sie fließt aber aufgrund der Streuwirkung auf die Strom-Spannungs-Kennlinie ein unterschiedlicher Strom. Dadurch gibt jede Diode eine andere Lichtleistung ab.
Daher müssen Sie bei der Auswahl der Elemente wissen, welche Spannung die LEDs haben. Jeder benötigt ungefähr 3 Volt an seinen Anschlüssen, um zu funktionieren. Beispielsweise erfordert eine 5-Dioden-Reihe ungefähr 15 Volt über den Anschlüssen. Um einen geregelten Strom mit ausreichend U zu liefern, verwendet der LEC ein elektronisches Modul, das Treiber genannt wird.
Es gibt zwei Lösungen:
- Externer Treiber außerhalb der Leuchte installiert, mit Schutzkleinspannungsversorgung.
- Intern, in die Taschenlampe eingebaut, d.h. Untereinheit mit einem Elektronikmodul, das den Strom regelt.
Dieser Treiber kann mit 230 V (Klasse I oder Klasse II) oder Safety Extra Low U (Klasse III), wie z. B. 24 V, betrieben werden..
Vorteile der Auswahl der LED-Spannung
Die richtige Berechnung der Versorgungsspannung der LEDs in der Lampe hat 5 entscheidende Vorteile:
- Safe ultra-low U, möglicherweise unabhängig davonAnzahl LEDs. Die LEDs müssen in Reihe installiert werden, um die gleiche Stromstärke in jeder von ihnen aus der gleichen Quelle zu gewährleisten. Je mehr LEDs, desto höher die Spannung an den LED-Anschlüssen. Wenn es sich um ein externes Treibergerät handelt, sollte die überempfindliche Sicherheitsspannung viel höher sein.
- Die Integration des Treibers in die Laterne ermöglicht eine komplette Systeminstallation mit Schutzkleinspannung (SELV), unabhängig von der Anzahl der Lichtquellen.
- Zuverlässigere Installation im Verdrahtungsstandard für parallel gesch altete LED-Lampen. Treiber bieten zusätzlichen Schutz, insbesondere gegen Temperaturanstieg, der eine längere Lebensdauer garantiert und gleichzeitig die Versorgungsspannung von LEDs für verschiedene Typen und Ströme respektiert. Sicherere Inbetriebnahme.
- Die Integration von LED-Leistung in den Treiber vermeidet Fehlbedienung im Feld und verbessert ihre Fähigkeit, Hot-Plugging zu widerstehen. Wenn der Benutzer die LED-Leuchte nur an einen bereits eingesch alteten externen Treiber anschließt, kann dies dazu führen, dass die LEDs beim Anschließen überspannen und somit zerstört werden.
- Einfache Wartung. Eventuelle technische Probleme sind bei LED-Lampen mit Spannungsquelle besser sichtbar.
Leistungs- und Wärmeableitung
Wenn der U-Abfall über einen Widerstand wichtig ist, müssen Sie den richtigen Widerstand auswählen, der die erforderliche Leistung abführen kann. Verbrauch20 mA mögen niedrig erscheinen, aber die berechnete Leistung deutet auf etwas anderes hin. So muss beispielsweise bei einem Spannungsabfall von 30 V der Widerstand 1400 Ohm abführen. Berechnung der Verlustleistung P=(Ures x Ures) / R, wo:
- P - der Wert der Verlustleistung des Widerstands, der den Strom in der LED begrenzt, W;
- U - Spannung am Widerstand (in Volt);
- R - Widerstandswert, Ohm.
P=(28 x 28) / 1400=0,56 W.
Ein 1W LED Netzteil würde einer Überhitzung nicht lange standh alten und 2W würden auch zu schnell ausfallen. Für diesen Fall müssen zwei 2700Ω/0,5W-Widerstände (oder zwei 690Ω/0,5W-Widerstände in Reihe) parallel gesch altet werden, um die Wärmeableitung gleichmäßig zu verteilen.
Wärmeregelung
Wenn Sie die optimale Wattzahl für Ihr System finden, erfahren Sie mehr über die Wärmekontrolle, die für einen zuverlässigen LED-Betrieb erforderlich ist, da LEDs Wärme erzeugen, die für das Gerät sehr schädlich sein kann. Zu viel Hitze führt dazu, dass die LEDs weniger Licht erzeugen und auch die Lebensdauer verkürzen. Für eine 1-Watt-LED wird empfohlen, für jedes Watt LED einen 3-Quadratzoll-Kühlkörper zu suchen.
Derzeit wächst die LED-Industrie ziemlich schnell und es ist wichtig, den Unterschied zwischen LEDs zu kennen. Dies ist eine allgemeine Frage, da Produkte von sehr günstig bis teuer reichen können. Sie müssen vorsichtig sein, wenn Sie billige LEDs kaufen, da sie funktionieren können.ausgezeichnet, funktionieren aber in der Regel nicht lange und brennen aufgrund schlechter Parameter schnell. Bei der Herstellung von LEDs gibt der Hersteller in den Pässen die Eigenschaften mit Durchschnittswerten an. Aus diesem Grund kennen Käufer nicht immer die genauen Eigenschaften von LEDs in Bezug auf Lichtstrom, Farbe und Durchlassspannung.
Vorwärtsspannungsbestimmung
Bevor Sie die LED-Versorgungsspannung kennen, stellen Sie die entsprechenden Multimetereinstellungen ein: Strom und U. Stellen Sie vor dem Testen den Widerstand auf den höchsten Wert ein, um ein Durchbrennen der LED zu vermeiden. Das geht ganz einfach: Klemmen Sie die Multimeterkabel ab, stellen Sie den Widerstand ein, bis der Strom 20 mA erreicht, und fixieren Sie Spannung und Strom. Um die Vorwärtsspannung der LEDs zu messen, benötigen Sie:
- zu testende LEDs.
- Quelle U LED mit höheren Parametern als Konstantspannungs-LED.
- Multimeter.
- Krokodilklemmen zum H alten der LED an den Messleitungen, um die Versorgungsspannung von LEDs in Leuchten zu bestimmen.
- Drähte.
- 500 oder 1000 Ohm variabler Widerstand.
Der Primärstrom der blauen LED betrug 3,356 V bei 19,5 mA. Wenn eine Spannung von 3,6 V verwendet wird, wird der Wert des zu verwendenden Widerstands nach der Formel R=(3,6 V - 3,356 V) / 0,0195 A)=12,5 Ohm berechnet. Um Hochleistungs-LEDs zu messen, gehen Sie genauso vor und stellen Sie den Strom ein, indem Sie den Wert auf dem Multimeter schnell h alten.
Messung der Versorgungsspannung von SMD-LEDs hoch> 350 mA Gleichstrom kann etwas knifflig sein, denn wenn sie sich schnell aufheizen, fällt U drastisch ab. Das bedeutet, dass der Strom für ein gegebenes U höher ist. Wenn der Benutzer keine Zeit hat, muss er die LED auf Raumtemperatur abkühlen, bevor er erneut misst. Sie können 500 Ohm oder 1 kOhm verwenden. Um eine Grob- und Feinabstimmung zu erreichen oder einen variablen Widerstand für einen höheren und einen niedrigeren Bereich in Reihe zu sch alten.
Alternative Spannungsdefinition
Der erste Schritt zur Berechnung der Leistungsaufnahme von LEDs ist die Bestimmung der Spannung der LED. Wenn kein Multimeter zur Hand ist, können Sie die Herstellerdaten studieren und den Pass U des LED-Blocks finden. Alternativ können Sie U anhand der Farbe der LEDs abschätzen, z. B. beträgt die Versorgungsspannung einer weißen LED 3,5 V.
Nachdem die LED-Spannung gemessen wurde, wird der Strom bestimmt. Sie kann direkt mit einem Multimeter gemessen werden. Die Herstellerangaben geben eine grobe Abschätzung des Stroms wieder. Danach können Sie sehr schnell und einfach den Stromverbrauch der LEDs berechnen. Um den Stromverbrauch einer LED zu berechnen, multiplizieren Sie einfach die U der LED (in Volt) mit dem LED-Strom (in Ampere).
Das Ergebnis, gemessen in Watt, ist die Leistung, die die LEDs verbrauchen. Wenn beispielsweise eine LED ein U von 3,6 und einen Strom von 20 Milliampere hat, verbraucht sie 72 Milliwatt Energie. Je nach Größe und Umfang des Projekts können Spannungs- und Strommesswerte in kleineren oder größeren Einheiten als Basisstrom oder Watt gemessen werden. Einheitenumrechnungen können erforderlich sein. Denken Sie bei diesen Berechnungen daran, dass 1000 Milliwatt einem Watt und 1000 Milliampere einem Ampere entsprechen.
LED-Test mit Multimeter
Um die LED zu testen und herauszufinden, ob sie funktioniert und welche Farbe zu wählen ist, wird ein Multimeter verwendet. Er muss über eine Diodentestfunktion verfügen, was durch das Diodensymbol angezeigt wird. Befestigen Sie dann zum Testen die Messleitungen des Multimeters an den Schenkeln der LED:
- Schließen Sie das schwarze Kabel an der Kathode (-) und das rote Kabel an der Anode (+) an, wenn der Benutzer einen Fehler macht, leuchtet die LED nicht auf.
- Sie liefern einen kleinen Strom an die Sensoren und wenn Sie sehen können, dass die LED leicht leuchtet, dann funktioniert es.
- Bei der Überprüfung des Multimeters müssen Sie die Farbe der LED berücksichtigen. Beispiel: Gelber (gelber) LED-Test – LED-Schwellenspannung beträgt 1636 mV oder 1,636 V. Wenn eine weiße oder blaue LED getestet wird, ist die Schwellenspannung höher als 2,5 V oder 3 V.
Um eine Diode zu testen, muss die Anzeige auf dem Display zwischen 400 und 800 mV in einer Richtung liegen und darf nicht in die entgegengesetzte Richtung zeigen. Normale LEDs haben den Schwellwert U, wie in der folgenden Tabelle beschrieben, aber für die gleiche Farbe können erhebliche Unterschiede auftreten. Der maximale Strom beträgt 50 mA, es wird jedoch empfohlen, 20 mA nicht zu überschreiten. Bei 1-2 mA glühen die Dioden schon gut. Schwellwert-LED U
| LED-Typ | V bis 2 mA | V bis 20 mA |
| Infrarot | 1, 05 | 1.2 |
| Rote LED Versorgungsspannung | 1, 8 | 2, 0 |
| Gelb | 1, 9 | 2, 1 |
| Grün | 1, 8 | 2, 4 |
| Weiß | 2, 7 | 3, 2 |
| Blau | 2, 8 | 3, 5 |
Wenn der Akku voll geladen ist, beträgt der Strom nur 0,7mA bei 3,8V. LEDs haben in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht. Es gibt Hunderte von Modellen mit einem Durchmesser von 3 mm und 5 mm. Leistungsstärkere Dioden gibt es mit 10 mm Durchmesser oder in Sonderfällen auch Dioden für die Montage auf einer Leiterplatte bis 1 mm Länge.
LEDs über Netzstrom starten
LEDs gelten im Allgemeinen als Gleichstromgeräte, die mit wenigen Volt Gleichstrom betrieben werden. Bei Anwendungen mit geringem Stromverbrauch und wenigen LEDs ist dies ein durchaus akzeptabler Ansatz, wie z. B. Mobiltelefone, die von einer Gleichstrombatterie betrieben werden, aber andere Anwendungen, wie z. B. ein lineares Lichtbandsystem, das sich 100 m um ein Gebäude herum erstreckt, können mit dieser Anordnung nicht funktionieren.
Der Gleichstromantrieb leidet unter Distanzverlusten und erfordert von Anfang an einen höheren Antrieb U, undzusätzliche Regler, die an Leistung verlieren. Wechselstrom erleichtert die Verwendung von Transformatoren, um U von Kilovolt, die in Stromleitungen verwendet werden, auf 240 V Wechselstrom oder 120 V Wechselstrom herunterzuwandeln, was für Gleichstrom viel problematischer ist. Der Start jeder Art von LED mit Netzspannung (z. B. 120 V AC) erfordert eine Elektronik zwischen der Stromversorgung und den Geräten selbst, um ein konstantes U (z. B. 12 V DC) bereitzustellen. Die Möglichkeit, mehrere LEDs anzusteuern, ist wichtig.
Lynk Labs hat eine Technologie entwickelt, mit der Sie die LED mit Wechselspannung betreiben können. Der neue Ansatz besteht darin, AC-LEDs zu entwickeln, die direkt an einer Wechselstromquelle betrieben werden können. Viele eigenständige LED-Leuchten haben einfach einen Transformator zwischen der Wandsteckdose und der Leuchte, um die erforderliche Konstante U bereitzustellen.
Eine Reihe von Unternehmen haben LED-Glühbirnen entwickelt, die direkt in Standardfassungen geschraubt werden können, aber sie enth alten ausnahmslos auch Miniatursch altungen, die Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln, bevor sie den LEDs zugeführt werden.
Eine rote oder orange Standard-LED hat eine Schwelle U von 1,6 bis 2,1 V, für gelbe oder grüne LEDs beträgt die Spannung 2,0 bis 2,4 V und für blaue, rosa oder weiße LEDs beträgt diese Spannung etwa 3,0 bis 3,6 V. Die folgende Tabelle listet einige typische Spannungen auf. Werte in Klammern entsprechen der am nächsten normiertenWerte in Reihe E24.
Die Spezifikationen der Versorgungsspannung für LEDs sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Symbole:
- STD - Standard-LED;
- HL - LED mit hoher Helligkeit;
- FC - niedriger Verbrauch.
Diese Daten reichen aus, damit der Anwender die notwendigen Geräteparameter für das Beleuchtungsprojekt selbstständig ermitteln kann.
