Питание мощных светодиодов

Требования к питанию светодиодов.

Специализированное электрическое питание светодиодов – одна из проблем, которая всегда стоит на первом месте перед производителями источников света. Ведь говорить о том, что светодиоды могут работать 100 000 часов, или 10 000 часов – без правильного электрического питания – нецелесообразно.

1. Блок питания светодиодов должен сохранять работоспособность не менее 50000 часов, при этом соблюдая необходимые характеристики.

2. Питание к светодиодам должно подаваться стабилизированным по току. Лучшим считается вариант, когда величина тока стабилизируется по температурной зависимости СИ кристалла. Также, питание должно включать в себя защиту от перенапряжения и конечно же обратной полярности.[szapisi]

3. Цена такого источника питания должна быть не намного выше цены самого светодиода ( светодиодного модуля ).

Особенности питания белых светодиодов.

Особенности питания белых светодиодов: светодиоды имеют нелинейную вольт амперную характеристику. Она имеет характерную «пятку» в начальной стадии ( участке ) , см РИС.

ВОЛЬТАМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВЕТОДИОДОВ БЕЛОГО СВЕЧЕНИЯ

Из рисунка видно, что светодиод начинает светиться при подаче на него напряжения более чем 2,7 В. Если напряжение превышает пороговое ( 3 В ), то ток мгновенно растет и требуется ограничивать его – стабилизировать на определенном уровне.

Простейший ограничитель, придуманный человечеством – резистор. Есть несколько способов подключения светодиодов. Их можно выделить как: параллельное, последовательное и смешанное включение.

Последовательное подключение.

Ток, протекающий через светодиоды, подключенные по этому способу будет равен:

При последовательном подключении возможно повысить мощность излучения или повысить излучаемую поверхность. Недостатком такого подключения принято считать:

1. При увеличении количества светодиодов повышается напряжение, так как для этого должно соблюдаться условие:

2. Повышение количества светодиодов снижает надежность системы. При разрушении одного светодиода, все остальные перестают работать ( последовательно подключенные ).

Параллельное подключение.

Параллельное включение светодиодов определяет собой следующее: через каждый СИД идет отдельный ток, задающийся отдельным резистором.

Суммарный ток в данном случае будет равняться:

Суммарный ток при параллельном подключении

 

Преимущества данного способа – высочайшая надежность. При разрушении одного светодиода, остальные будут оставаться в работе.

К недостаткам стоит отнести:

- светодиод потребляет свой отдельный ток и следовательно повышается потребление энергии

- увеличение потерь на резисторах

Наиболее эффективны же, все-таки, стоит отметить смешанное ( последовательно-параллельное ) включение светодиодов.

Данный способ подразумевает , что количество последовательно смонтированных светодиодов ограничивается напряжением питания. В то время, как параллельные ветви подбираются от требуемой мощности. Даже если представить, что все ветви потребляют один и тот же ток/ А значит и элементы идентичны, то суммарный ток будет определяться по формуле:

n- число светодиодов, последовательно подключенные в одной ветке

N- количество параллельных ветвей

Такое соединение совмещает в себе плюсы как последовательного, так параллельного включения светодиодов.

Так как глаз людей – инерционен, то при питании светодиодов часто используют импульсный ток. Величина такого тока определяется:  

если задаются длительность импульса и длительность паузы, то можно определить значение максимально допустимого значения импульсного тока.

ГДЕ: Iном – номинальный ток светодиода.

Мы помним, что резистор необходим для ограничения тока, идущего через светодиод. Его удобно использовать, если напряжение постоянное. Практика – дело сложное, и часто происходит так, что напряжение не всегда стабильное. Для этого стараются использовать линейные стабилизаторы тока.

Вы можете самостоятельно собрать линейный стабилизатор, используя КР142ЕН12(А), LM317 ( и их аналоги ).