Можно поставить светодиод. Правильное подключение светодиодов

Легкость монтажа, надежность и долговечность сделали диодные осветительные ленты очень популярными.

Если для установки в качестве источника освещения выбрана светодиодная лента, как установить своими руками на потолок и эксплуатировать такое устройство – основные вопросы, волнующие потребителя.

Светодиодные осветительные ленты представлены стандартным диэлектриком, оснащенным токопроводящими дорожками, и имеющим контактные площадки для SMD-компонентов в виде светодиодов и резисторов. Стандартное устройство включает в себя отдельные модули длиной 2,5-10 см. На каждый такой модуль приходится несколько диодов и резисторов, отвечающих за ограничение потребляемого тока.

При выборе нужно обратить внимание на маркировку изделия, которая состоит из нескольких обозначений:

• тип прибора;
• показатели напряжения;
• цвет свечения;
• тип монтажа элементов;
• размеры диодных чипов;
• количество диодов в одном метре ленты;
• класс защиты изделия.

Современные диодные ленточные осветители имеют белое (W), синие (B), красное (R) или зеленое (G) свечение. Также реализуются многоцветные RGB-ленты. Однорядные ленты отличаются плотностью диодов, кратной 30, а двойные ленты – кратной 60.

Особое внимание нужно обратить на размеры диодных чипов . Именно такие параметры характеризуют величину светового потока:

• SMD-3528 с мощностью 4,8-19,2 Вт/м;
• SMD-5050 с мощностью 7,2-14,4 Вт/м;
• ленты SMD-5060;
• ленты SMD-5630;
• ленты SMD-5730.

При выборе диодной осветительной ленты нельзя не учитывать степень защиты IP. Оптимальные показатели гарантируют безопасную и максимально продолжительную эксплуатацию источника света.

Светодиодные ленточные осветители класса IP-65 – IP-68 имеют лучшую влагозащитную степень, но часто характеризуются недостаточным уровнем теплоотвода, что обусловлено наличием оболочки из силикона.

Поэтому такие приборы целесообразно монтировать только в помещениях с избыточной влажностью.

Разъемы

Заводская комплектация полностью готовой к установке ленты, предполагает наличие разъёмов, присоединяемых к источнику электрического питания.

Однако, в нарезанных элементах нет готовых контактов, поэтому применение коннекторов с разъёмами – единственно правильный вариант для подключения осветительного прибора.

Стоимость коннектора в значительной степени варьируется в зависимости от функционального назначения.

Конекторные устройства могут быть не только соединительными, но и соединительно-запитывающими, предназначенными для подключения к таким устройствам, как источник питания, контролер или диммер.

Изоляция

С целью изоляции используется чаще всего термоусадочная трубка, которая способна в результате нагревания уменьшаться в размерах, усаживаться и плотно облегать контакты.

Благодаря таким свойствам удаётся не только получить электрическую изоляцию, но и повысить уровень механической прочности.

Чтобы самостоятельно выполнить изоляцию, необходимо отрезок длиной 20мм одеть на контактную группу диодной ленты и выполнить нагрев обычной бытовой зажигалкой или строительным феном со специальным узким соплом.

Соединение двух лент между собой

Коннекторы с разъёмами – удобная и простая альтернатива традиционному подключению, позволяющая выполнить повторное соединение отрезков ленточных диодных осветителей, или объединить несколько диодных лент в единую систему.

В настоящее время реализуются коннекторы, имеющие один или несколько разъемов, поэтому при выборе нужно учитывать тип диодной ленты и вид соединения, которое может быть жёстким или гибким.

Подключение двух и более светодиодных лент

Важно помнить, что полностью исключается возможность применения контролера с разъёмами в помещениях с повышенной влажностью, что обусловлено риском окисления контактов и выходом устройства из строя.

Расчёт светодиодной ленты и блока питания

Светодиодные ленточные осветители работают от постоянного тока, а подключение выполняется к источнику напряжения 12 В или 24 В. По этой причине для запитывания от обычной электросети используются преобразующие импульсные блоки питания, которые обязательно должны соответствовать мощности осветительного прибора. Уровень мощности можно определить по табличным данным.

Выбор блока питания

На сегодняшний день производится и реализуется несколько вариантов блоков питания в разном исполнении:

• Компактное и герметичное устройство с пластиковым корпусом, характеризующееся небольшими размерами и весом, а также достаточным уровнем защиты от влаги. Максимальные показатели мощности не превышают 75Вт. Прибор предназначен для запитывания диодных лент при интерьерной подсветке.
• Герметичное устройство с алюминиевым корпусом, средней мощностью 100Вт. Такой вариант прибора характеризуется достаточно ощутимым весом и габаритами, поэтому находит широкое применение при выполнении подсветки в уличных устройствах. Отличается повышенной надёжностью и хорошей защитой от неблагоприятных внешних факторов, представленных ветром, атмосферными осадками и ультрафиолетом.
• Устройство открытого типа со средней мощностью в 100Вт. Прибор больших размеров, предназначенный для установки в аппаратный отсек или специальный шкаф. Основное достоинство такого варианта представлено доступной стоимостью.

Таким образом, чтобы правильно выбрать блок питания, необходимо определится не только с типом осветительной ленты, но и её мощностью.

Чтобы самостоятельно определить уровень мощности, на который рассчитан блок питания, необходимо мощность диодного осветительного прибора в 1 м.п. умножить на длину ленты и прибавить к полученному результату примерно 10% запаса. Стандартный коэффициент запаса составляет 1,15.

Необходимые инструменты

Чтобы выполнить монтаж светодиодного ленточного осветительного прибора, необходим стандартный набор материалов и инструментов, представленный:

• непосредственно диодной лентой;
• блоком питания;
• монтажным инструментом в виде ножа и ножниц;
• электрическим паяльником на 25-40Вт;
• канифолью и легкоплавким припоем типа «ПОС-61»;
• электрическими проводами с минимальным сечением 0,75мм 2 ;
• термоусаживающей трубкой;
• специальным феном или газовой бытовой зажигалкой;
• наконечниками для электрических проводов;
• специальным обжимным инструментом.

Как показывает практика, оптимальный флюс для пайки может быть представлен обычной канифолью, которую следует предварительно растворить в небольшом количестве спирта.

Чтобы обойтись без трудоёмкого спаивания, целесообразно приобрести разъёмные коннекторы, предназначенные для монтажа ленточного диодного светильника. Такие устройства обладают системой прижимных контактов, и позволяют обеспечить легкое подключение.

Монтаж подсветки

Итак, рассмотрим, как установить светодиодные ленты для подсветки потолка. Самостоятельно установить светодиодную ленту абсолютно не сложно. Предварительно следует примерить ленту на участке монтажа, и разметить места для отверстий под крепежные элементы.

Дальнейшая установка осуществляется в соответствии со следующей пошаговой, интуитивно понятной инструкцией:

• Подготовительные мероприятия с проводами или шлейфом включают в себя зачистку кончиков на 3-5мм и последующее скручивание. На скрутку нужно нанести каплю спиртового флюса и залудить при помощи паяльника. Можно вжимать участок скрутки проводов посредством горячего жала паяльника в канифоль, после чего погружать в расплавленный припой.
• Соединение проводов осуществляется в соответствии с цветовой маркировкой, а шлейфовые проводники подводятся к контактной площадке на ленте. Стандартное время спаивания не должно превышать 7-8 секунд.
• На пайку и проводную группу надевается термоусадочная трубка и фиксируется посредством нагрева. Прежде чем приступить к обжатию трубки-изолятора, все участки пайки рекомендуется подвергнуть герметизации посредством силиконового герметика.

Схема монтажа светодиодной ленты

На заключительном этапе монтажа следует подключить диодный ленточный осветительный прибор на клеммы таких устройств, как блок питания, контроллер или усилитель, после чего внимательно проверить правильность всей выполненной схемы. Контролеры применяются только при необходимости плавно управлять уровнем яркости и цветом светодиодных лент.

При правильно выполненном самостоятельном подсоединении, после включения напряжения диоды ленты загораются. В противном случае придётся демонтировать осветительное устройство или проверить работоспособность всех элементов схемы подключения.

Как установить светодиодную ленту на кухне?

Во влажных помещениях и кухне устанавливаются герметичные ленты, для крепления которых на стене или потолочной поверхности чаще всего применяются специальные пластиковые хомуты или клипсы:

• соединить контакты диодной ленты с проводами посредством спаивания или специальными коннекторами;
• заизолировать места соединений изоляционной лентой или термоусадочной трубкой;
• при установке ленты на профиль посредством двухстороннего скотча поверхность должна быть сухой, чистой и обезжиренной;
• наклеить светодиодную ленту, постепенно удаляя верхнюю плёночную защиту и прижимая осветительное устройство;
• установить в заранее выделенном месте трансформатор.

При создании подсветки из нескольких диодных элементов, их объединение в единую систему должно быть строго параллельным, а участки соединения убираются в пластиковые специальные чехлы.

В последнее время потребители отдают предпочтение не традиционным выключателям, а современным диммерам, которые устанавливаются вместе с блоком питания. На заключительном этапе осуществляется проверка работоспособности установленного освещения.

Видео на тему

Светодиод — это диод способный светится при протекании через него тока. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

Цвет свечения светодиода зависит от добавок добавленных в полупроводник. Так, например, примеси алюминия, гелия, индия, фосфора вызывают свечение от красного до желтого цвета. Индий, галлий, азот заставляет светодиод светится от голубого до зеленного цвета. При добавке люминофора в кристалл голубого свечения, светодиод будет светиться белым светом. В настоящее время промышленность выпускает светодиоды свечения всех цветов радуги, однако цвет зависит не от цвета корпуса светодиода, а именно от химических добавок в его кристалле. Светодиод любого цвета может иметь прозрачный корпус.

Первый светодиод был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса. В начале 1990-ых годов на свет появились яркие светодиоды, а чуть позже сверх яркие.
Преимущество светодиодов перед лампочками накаливания не оспоримы, а именно:

* Низкое электропотребления – в 10 раз экономичней лампочек
* Долгий срок службы – до 11 лет непрерывной работы
* Высокий ресурс прочности – не боятся вибраций и ударов
* Большое разнообразие цветов
* Способность работать при низких напряжениях
* Экологическая и противопожарная безопасность – отсутствие в светодиодах ядовитых веществ. светодиоды не греются, от чего пожары исключаются.

Маркировка светодиодов

Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов

В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор задает первоначальный угол рассеивания.
Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы. Доходит до линзы — и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы, на практике — от 5 до 160 градусов.

Излучающие светодиоды можно разделить на две большие группы: светодиоды видимого излучения и светодиоды инфракрасного (ИК) диапазона. Первые применяются в качестве индикаторов и источников подсветки, последние - в устройствах дистанционного управления, приемо-передающих устройствах ИК диапазона, датчиках.
Светоизлучающие диоды маркируются цветовым кодом (табл. 1). Сначала необходимо определить тип светодиода по конструкции его корпуса (рис. 1), а затем уточнить его по цветной маркировке по таблице.

Рис. 2. Виды корпусов светодиодов

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…

Таблица 1. Маркировка светодиодов

Многоцветные светодиоды

Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.

Светодиоды подключаются к источнику тока, анодом к плюсу, катодом к минусу. Минус (катод) светодиода обычно помечается небольшим спилом корпуса или более коротким выводом, но бывают и исключения, поэтому лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

При отсутствии указанных меток полярность можно определить и опытным путём, кратковременно подключая светодиод к питающему напряжению через соответствующий резистор. Однако это не самый удачный способ определения полярности. Кроме того, во избежание теплового пробоя светодиода или резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без токоограничивающего резистора. Для быстрого тестирования резистор с номинальным сопротивлением 1кОм подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее.

Сразу следует предупредить: не следует направлять луч светодиода непосредственно в свой глаз (а также в глаз товарища) на близком расстоянии, что может повредить зрение.

Напряжение питания

Две главных характеристики светодиодов это падение напряжения и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например, четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА, так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА. Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется “рабочей” зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.

Напряжение питания - параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов такой характеристики, поэтому нельзя подключать светодиоды к источнику питания напрямую. Главное, чтобы напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике вместо напряжения питания и у обычных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).
Напряжение, указанное на упаковке светодиодов - это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно его.
Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер).

Для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.

Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 миллиампер. Неважно, какое будет напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по формуле:

R
Uпит — напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.
I — максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких светодиодов прямой ток не увеличивается.
0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.

Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:

P — мощность резистора в ваттах.
Uпит — действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .
R — сопротивление резистора в омах.

Расчет токогораничивающего резистора и его мощности для одного светодиода

Типичные характеристики светодиодов

Типовые параметры белого индикаторного светодиода: ток 20 мА, напряжение 3,2 В. Таким образом, его мощность составляет 0,06 Вт.

Также к маломощным относят светодиоды поверхностного монтажа — SMD. Он подсвечивают кнопки в вашем сотовом, экран вашего монитора, если он с LED-подсветкой, из них изготовлены декоративные светодиодные ленты на самоклеющейся основе и многое другое. Есть два наиболее распостраненных типа: SMD 3528 и SMD 5050. Первые содержат такой же кристалл, как и индикаторные светодиоды с выводами, то есть его мощность 0,06 Вт. А вот второй — три таких кристалла, поэтому его нельзя уже называть светодиодом — это светодиодная сборка. Принято называть SMD 5050 светодиодами, однако это не совсем правильно. Это — сборки. Их общая мощность, соответственно, 0,2 Вт.
Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета

По величине падения напряжения при тестировании светодиодов мультиметром можно определить примерный цвет свечения светодиода согласно таблице.

Последовательное и параллельное включение светодиодов

При последовательном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются между собой по формуле:

При последовательном включении светодиодов важно знать о том, что все светодиоды, используемые в гирлянде, должны быть одной и той же марки. Данное высказывание следует взять не за правило, а за закон.

Что б узнать какое максимальное количество светодиодов, возможно, использовать в гирлянде, следует воспользоваться формулой

* Nmax – максимально допустимое количество светодиодов в гирлянде
* Uпит – Напряжение источника питания, например батарейки или аккумулятора. В вольтах.
* Uпр — Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных характеристик (обычно находится в пределах от 2 до 4 вольт). В вольтах.
* При изменении температуры и старения светодиода Uпр может возрасти. Коэфф. 1,5 дает запас на такой случай.

При таком подсчете “N” может иметь дробный вид, например 5,8. Естественно вы не сможете использовать 5,8 светодиодов, посему следует дробную часть числа отбросить, оставив только целое число, то есть 5.

Ограничительный резистор, для последовательного включения светодиодов рассчитывается точно также как и для одиночного включения. Но в формулах добавляется еще одна переменная “N” – количество светодиодов в гирлянде. Очень важно чтобы количество светодиодов в гирлянде было меньше или равно “Nmax”- максимально допустимому количеству светодиодов. В общем, должно выполнятся условие: N =

Все остальные действия по расчетам производятся в аналогии расчета резистора при одиночном включении светодиода.

Если напряжения источника питания не хватает даже для двух последовательно соединённых светодиодов, тогда на каждый светодиод нужно ставить свой ограничительный резистор.

Параллельное включение светодиодов с общим резистором - плохое решение. Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый, что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.

Последовательное соединение светодиодов предпочтительнее ещё и с точки зрения экономного расходования источника питания: вся последовательная цепочка потребляет тока ровно столько, сколько и один светодиод. А при параллельном их соединении ток во столько раз больше, сколько параллельных светодиодов у нас стоит.

Рассчитать ограничительный резистор для последовательно соединённых светодиодов так же просто, как и для одиночного. Просто суммируем напряжение всех светодиодов, отнимаем от напряжения источника питания получившуюся сумму (это будет падение напряжения на резисторе) и делим на ток светодиодов (обычно 15 — 20 мА).

А если светодиодов у нас много, несколько десятков, а источник питания не позволяет соединить их все последовательно (не хватит напряжения)? Тогда определяем исходя из напряжения источника питания, сколько максимально светодиодов мы можем соединить последовательно. Например для 12 вольт — это 5 двухвольтовых светодиодов. Почему не 6? Но ведь на ограничительном резисторе тоже должно что-то падать. Вот оставшиеся 2 вольты (12 — 5х2) и берём для расчёта. Для тока 15 мА сопротивление будет 2/0.015 = 133 Ома. Ближайшее стандартное — 150 Ом. А вот таких цепочек из пяти светодиодов и резистора каждая, мы уже можем подключить сколько угодною Такой способ называется параллельно-последовательным соединением.

Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом что бы в каждой ветви были светодиоды только ОДНОГО типа (либо с одинаковым рабочим током). При этом необязательно соблюдать одинаковость напряжений, потому что мы для каждой ветви рассчитываем свое собственное сопротивление.

Далее рассмотрим стабилизированную схему включения светодиодов. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 — падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком включении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА. При напряжении 20В получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно 5 белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).

Важно! В устройстве с большим количеством светодиодов протекает большой ток. Категорически воспрещается подключать такое устройство к включенному источнику питания. В этом случае, в месте подключения, возникает искра, которая ведет к появлению в цепи большого импульса тока. Этот импульс выводит из строя светодиоды (особенно синие и белые). Если светодиоды работают в динамическом режиме (постоянно включаются, выключаются и подмаргивают) и такой режим основан на использовании реле, то следует исключить возникновение искры на контактах реле.

Каждую цепочку следует собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.
Тоже важно! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно изготавливать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет незначительная, зато долгий срок службы обеспечен.

Как запитать светодиод от сети 220 В.

Казалось бы все просто: ставим последовательно резистор, и всё. Но нужно помнить об одной важной характеристике светодиода: максимально допустимом обратном напряжении. У большинства светодиодов оно около 20 вольт. А при подключении его в сеть при обратной полярности (ток-то переменный, полпериода в одну сторону идёт, а вторую половину — в обратную) к нему приложится полное амплитудное напряжение сети — 315 вольт! Откуда такая цифра? 220 В — это действующее напряжение, амплитудное же в {корень из 2} = 1,41 раз больше.
Поэтому, чтобы спасти светодиод нужно поставить последовательно с ним диод, который не пропустит к нему обратное напряжение.

Еще один вариант подключения светодиода к электросети 220в:

Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.

Вариант питания от сети с гасящим резистором не самый оптимальный: на резисторе будет выделяться значительная мощность. Действительно, если применим резистор 24 кОм (максимальный ток 13 мА), то рассеиваемая на нём мощность будет около 3 Вт. Можно снизить её в два раза, включив последовательно диод (тогда тепло будет выделяться только в течение одного полупериода). Диод должен быть на обратное напряжение не менее 400 В. При включении двух встречных светодиодов (существуют даже такие с двумя кристаллами в одном корпусе, обычно разных цветов, один кристалл красного свечения, другой зелёного) можно поставить два двухваттных резистора, каждый сопотивлением в два раза меньше.
Оговорюсь, что применив резистор большого сопротивления (например 200 кОм) можно включить светодиод и без защитного диода. Ток обратного пробоя будет слишком мал, чтобы вызвать разрушение кристалла. Конечно, яркость при этом весьма мала, но например для подсветки в темноте выключателя в спальне её будет вполне достаточно.
Благодаря тому, что ток в сети переменный, можно избежать ненужных трат электричества на нагрев воздуха ограничительным резистором. Его роль может выполнять конденсатор, который пропускает переменный ток, не нагреваясь. Почему так — вопрос отдельный, рассмотрим его позже. Сейчас же нам нужно знать, что для того, чтобы конденсатор пропускал переменный ток, через него должны обязательно проходить оба полупериода сети. Но ведь светодиод проводит ток только в одну сторону. Значит, ставим встречно-параллельно светодиоду обычный диод (или второй светодиод), он и будет пропускать второй полупериод.

Но вот мы отключили нашу схему от сети. На конденсаторе осталось какое-то напряжение (вплоть до полного амплитудного, если помним, равного 315 В). Чтобы избежать случайного удара током, предусмотрим параллельно конденсатору разрядный резистор большого номинала (чтобы при нормальной работе через него тёк незначительный ток, не вызывающий его нагрева), который при отключении от сети за доли секунды разрядит конденсатор. И для защиты от импульсного зарядного тока тоже поставим низкоомный резистор. Он также будет играть роль предохранителя, мгновенно сгорая при случайном пробое конденсатора (ничто не вечно, и такое тоже случается).

Конденсатор должен быть на напряжение не менее 400 вольт, или специальный для цепей переменного тока напряжением не менее 250 вольт.
А если мы хотим сделать светодиодную лампочку из нескольких светодиодов? Включаем их все последовательно, встречного диода достаточно одного на всех.

Диод должен быть рассчитан на ток, не меньший чем ток через светодиоды, обратное напряжение — не менее суммы напряжения на светодиодах. А ещё лучше взять чётное число светодиодов и включить их встречно-параллельно.

На рисунке в каждой цепочке нарисовано по три светодиода, на самом деле их может быть и больше десятка.
Как расчитать конденсатор? От амплитудного напряжения сети 315В отнимаем сумму падения напряжения на светодиодах (например для трёх белых это примерно 12 вольт). Получим падение напряжения на конденсаторе Uп=303 В. Ёмкость в микрофарадах будет равна (4,45*I)/Uп, где I — необходимый ток через светодиоды в миллиамперах. В нашем случае для 20 мА ёмкость будет (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 мкФ. Можно поставить два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) параллельно.

Наиболее распространённые ошибки при подключении светодиодов

1. Подключение светодиода напрямую к источнику питания без ограничителя тока (резистора или специальной микросхемы-драйвера). Обсуждалось выше. Светодиод быстро выходит из строя из-за плохо контролируемой величины тока.

2. Подключение параллельно включенных светодиодов к общему резистору. Во-первых, из-за возможного разброса параметров, светодиоды будут гореть с разной яркостью. Во-вторых, что более существенно, при выходе из строя одного из светодиодов, ток второго возрастёт вдвое, и он может тоже сгореть. В случае использования одного резистора целесообразнее подключать светодиоды последовательно. Тогда при расчёте резистора ток оставляем прежним (напр. 10 мА), а прямое падение напряжения светодиодов складываем (напр. 1,8 В + 2,1 В = 3,9 В).

3. Включение последовательно светодиодов, рассчитанных на разный ток. В этом случае один из светодиодов будет либо работать на износ, либо тускло светиться - в зависимости от настройки тока ограничивающим резистором.

4. Установка резистора недостаточного сопротивления. В результате текущий через светодиод ток оказывается слишком большим. Поскольку часть энергии из-за дефектов кристаллической решётки превращается в тепло, то при завышенных токах его становится слишком много. Кристалл перегревается, в результате чего значительно снижается срок его службы. При ещё большем завышении тока из-за разогрева области p-n-перехода снижается внутренний квантовый выход, яркость светодиода падает (это особенно заметно у красных светодиодов) и кристалл начинает катастрофически разрушаться.

5. Подключение светодиода к сети переменного тока (напр. 220 В) без принятия мер по ограничению обратного напряжения. У большинства светодиодов предельно допустимое обратное напряжение составляет около 2 вольт, тогда как напряжение обратного полупериода при запертом светодиоде создаёт на нём падение напряжения, равное напряжению питания. Существует много различных схем, исключающих разрушающее воздействие обратного напряжение. Простейшая рассмотрена выше.

6. Установка резистора недостаточной мощности. В результате резистор сильно нагревается и начинает плавить изоляцию касающихся его проводов. Потом на нём обгорает краска, и в конце концов он разрушается под воздействием высокой температуры. Резистор может безболезненно рассеять не более той мощности, на которую он рассчитан.

Мигающие светодиоды

Мигающий сеетодиод (МСД) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 -3 Гц.
Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый чип генератора и некоторые дополнительные элементы. Также стоит отметить то, что мигающий светодиод довольно универсален — напряжение питания такого светодиода может лежать в пределах от З до 14 вольт — для высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.

Отличительные качества мигающих сеетодиодое:

Малые размеры
Компактное устройство световой сигнализации
Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)
Различный цвет излучения.

В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно — 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.
Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где предьявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и электропитанию — мигающие светодиоды очень экономичны, т..к электронная схема МСД выполнена на МОП структурах. Мигающий светодиод может с лёгкостью заменить целый функциональный узел.

Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного светодиода за исключением того, что линии стрелок- пунктирные и символизируют мигающие свойства светодиода.

Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл светоизлучающего диода.
Чип генератора размещён на основании анодного вывода.
Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.

Отличить МСД от обычного светодиода легко по внешнему виду, разглядывая его корпус на просвет. Внутри МСД находятся две подложки примерно одинакового размера. На первой из них располагается кристаллический кубик светоизлучателя из редкоземельного сплава.
Для увеличения светового потока, фокусировки и формирования диаграммы направленности применяется параболический алюминиевый отражатель (2). В МСД он немного меньше по диаметру, чем в обычном светодиоде, так как вторую часть корпуса занимает подложка с интегральной микросхемой (3).
Электрически обе подложки связаны друг с другом двумя золотыми проволочными перемычками (4). Корпус МСД (5) выполняется из матовой светорассеивающей пластмассы или из прозрачного пластика.
Излучатель в МСД расположен не на оси симметрии корпуса, поэтому для обеспечения равномерной засветки чаще всего применяют монолитный цветной диффузный световод. Прозрачный корпус встречается только у МСД больших диаметров, обладающих узкой диаграммой направленности.

Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора — он работает постоянно -частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц. Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5- 3 Гц. Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.

Для приведения высокой частоты до значения 1-3 Гц используются делители на логических элементах, которые легко разместить на небольшой площади полупроводникового кристалла.
Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод. У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор. У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.

Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может привести к быстрой деградации мигающего светодиода.

Безопасно проверить исправность мигающего светодиода можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.

Исправность ИК-диода можно проверить при помощи фотокамеры сотового телефона.
Включаем фотоаппарат в режим съемки, ловим в кадр диод на устройстве (например, пульт ДУ), нажимаем на кнопки пульта, рабочий ИК диод должен в этом случае вспыхивать.

В заключении следует обратить внимание на такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.
светодиоды и микросхемы боятся статики, неправильного подключения и перегрева, пайка этих деталей должна быть максимально быстрая. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.
Ножки светодиода следует гнуть с небольшим радиусом (чтобы они не ломались). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).

Светодиод — это обычный диод, в кристалл которого добавлены вещества, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. При подаче положительного напряжения на анод и отрицательного на катод происходит свечение. Наиболее частая причина выхода из строя – превышение номинала питающего напряжения.

На принципиальных схемах распиновка наглядна. На катод мы всегда подаём «минус», поэтому и обозначается он прямой линией у вершины треугольника. Обычно катод – контакт, на котором располагается светоизлучающий кристалл. Он шире анода.

В сверхъярких LED полярность обычно маркируют на контактах либо корпусе. Если на ножках контактов маркировки нет, ножка с более широким основанием – катод.

Схема подключения светодиода

В классической схеме рекомендуют производить подключение через токоограничительный резистор. Действительно, правильно подобрав резисторное или индуктивное сопротивление, можно подключить диод, рассчитанный на напряжение питания 3В, даже к сети переменного тока.

Главное требование к параметрам питания – ограничение тока цепи .

Поскольку сила тока – параметр, отображающий плотность потока электронов по проводнику, при превышении этого параметра диод просто взорвется из-за мгновенного и значительного выделения тепла на полупроводниковом кристалле.

Как рассчитать ограничительный резистор

• R - сопротивление ограничительного резистора в омах;
• Uпит - напряжение источника питания в вольтах;
• Uпад - напряжение питания светодиода;
• I - номинальный ток светодиода в амперах.

Если мощность резистора будет значительно меньше требуемой, он просто перегорит вследствие перегрева.

Включение светодиода через блок питания без резистора

У меня уже несколько лет работает модернизированная под LED настольная лампа. В качестве источника света используется шесть ярких светодиодов, а в качестве источника питания – старое зарядное устройство от мобильного телефона Nokia. Вот моя схема включения светодиода:

Номинальное напряжение диодов – 3,5В, ток – 140мА, мощность — 1Вт.

При выборе внешнего источника питания необходимо ограничение по току. Подключение этих светодиодов к современным зарядным устройствам с напряжением питания 5В 1-2А потребует ограничивающий резистор.

Что бы адаптировать эту схему к зарядному устройству, рассчитанному на 5В, используйте резистор на 10-20Ом мощностью 0,3А.

Если у вас другой источник питания, убедитесь, что в нем есть схема стабилизации тока.

Схема зарядного устройства от мобильного телефона	Блок питания большинства низковольтных бытовых приборов

Как правильно подключать светодиоды

Параллельное подключение

Проще всего определить совместимость диодов при помощи низковольтного либо регулируемого источника питания. Ориентироваться можно по «напряжению розжига», когда кристалл начинает лишь чуть светиться. При разбросе «стартового» напряжения в 0,3-0,5 В параллельное соединение без токоограничивающего резистора недопустимо.

Последовательное подключение

Расчёт сопротивления для цепи из нескольких диодов: R = (Uпит — N * Uсд) / I * 0.75

Максимальное количество последовательных диодов: N = (Uпит * 0,75) / Uсд

При включении нескольких последовательных цепочек LED, для каждой цепи желательно рассчитать свой резистор.

Как включить светодиод в сеть переменного тока

Если при подключении LED к источнику постоянного тока электроны движутся лишь в одну сторону и достаточно ограничить ток с помощью резистора, в сети переменного напряжения направление движения электронов постоянно меняется.

При прохождении положительной полуволны, ток, пройдя через резистор, гасящий избыточную мощность, зажжёт источник света. Отрицательная полуволна будет идти через закрытый диод. У светодиодов обратное напряжение небольшое, около 20В, а амплитудное напряжение сети – около 320 В.

Какое-то время полупроводник будет работать в таком режиме, но в любой момент возможен обратный пробой кристалла. Чтобы этого избежать перед источником света устанавливают обыкновенный выпрямительный диод, выдерживающий обратный ток до 1000 В. Он не будет пропускать обратную полуволну в электрическую цепь.

Схема подключения в сеть переменного тока на рисунке справа.

Другие виды LED

Мигающий

Особенность конструкции мигающего светодиода – каждый контакт является одновременно катодом и анодом. Внутри него находятся два светоизлучающих кристалла с разной полярностью. Если такой источник света подключить через понижающий трансформатор к сети переменного тока он будет мигать с частотой 25 раз в секунду.

Для другой частоты мигания используются специальные драйверы. Сейчас такие диоды уже не применяются.

Разноцветный

Разноцветный светодиод – два или больше диода, объединенных в один корпус. У таких моделей один общий анод и несколько катодов.

Изменяя через специальный драйвер питания яркость каждой матрицы можно добиться любого света свечения.

При использовании таких элементов в самодельных схемах не стоит забывать, что у разноцветных кристаллов разное напряжение питания. Этот момент необходимо учитывать и при соединении большого количества разноцветных LED источников.

Другой вариант – диод со встроенным драйвером. Такие модели могут быль двухцветные с поочерёдным включением каждого цвета. Частота мигания задаётся встроенным драйвером.

Более продвинутый вариант – RGB диод, изменяющий цвет по заранее заложенной в чип программе. Тут варианты свечения ограниченны лишь фантазией производителя.

Выдержка из документа:

«Объективная сторона состава соответствующего административного правонарушения может иметь место только в случае одновременного несоответствия цвета огней и режима работы таких приборов требованиям, указанным изготовителем в эксплуатационной документации, а в случаях установления дополнительных световых приборов».

«Вместе с тем в случае несоответствия только цвета или режима работы световых приборов, установленных на транспортном средстве, названным выше требованиям управление таким транспортным средством может быть квалифицировано по части 1 статьи 12.5 КоАП РФ».

Вы заметили, как в нашу жизнь плавно и незаметно вошли светодиоды? Они по всюду. Они везде. Но еще несколько лет назад светодиодная оптика казалась фантастикой. Особенно в автопромышленности. Правда теперь, с каждым годом все больше автопроизводителей вместо штатной галогенной или ксеноновой оптики устанавливают на свои автомобили светодиодные фары. Это стало возможным благодаря тому, что себестоимость светодиодных ламп существенно упала.

В итоге, в мир пришла повсеместная мода на светодиоды и сразу в авто мире появился спрос на светодиодную оптику. Но не все могут себе позволить купить новый автомобиль со светодиодными фарами. Поэтому многие компании поняли, что пришла пора производить светодиодные лампы для ближнего и дальнего света, которые могут заменить обычные галогеновые и ксеноновые лампочки в фарах. Естественно многие автолюбители решили приобрести себе подобные лампы, установив их на свою машину. Но законно ли это? И существует ли ответственность за установку не заводской светодиодной оптики? Давайте разбираться.

Технологии 21 века все больше захватывают наш мир. Каждый год появляется все больше невероятных инновационных идей, а также вчерашние фантастические технологии сегодня становятся реальностью. Не обошел прогресс цифрового века и автопромышленность. Особенно световые приборы автомобилей, которые за последние десятилетия претерпели существенные изменения.

Причем прогресс в авто светотехнике за последние несколько лет стал более существенным чем за последние 50 лет. В итоге мы увидели, как в автопромышленности сначала появилась ксеноновая оптика. Затем, светодиодная. Теперь - лазерное световое освещение.

Но сегодня речь не об этом. Как мы уже сказали, что во всем мире (в том числе и в нашей стране) в настоящий момент наблюдается сверх популярность светодиодных ламп, которые устанавливаются в автомобильные фары.

В последние годы все больше водителей начинают задумываться, о замене галогенных и ксеноновых фар на светодиодные. Насколько это эффективно и т.п. вы можете узнать из нашей обзорной статьи .

Но есть один главный вопрос, который волнует многих. Можно ли устанавливать в обычные фары, предназначенные для галогенных или ксеноновых ламп, новомодные светодиодные лампы? Существует ли ответственность в России за установку светодиодных ламп в переднюю оптику?

К сожалению многие автовладельцы думают, что ответственности не существует. Ведь это же не ксеноновые лампы, которые запрещено устанавливать в галогенные фары. Но это не так. Ответственность на самом деле существует и очень строгая. Например, за незаконную установку светодиодных ламп ближнего или дальнего света в переднюю оптику, водитель может лишиться водительских прав. Удивлены? Вот подробности.

Почему многие водители считают, что за установку светодиодных ламп нет ответственности?

Действительно в нашей стране сложился интересный парадокс. Например, большинство водителей знают, что за установку в галогенные фары ксеноновых ламп в России предусмотрена ответственность, в виде лишения водительских прав. Именно поэтому, мы больше не видим массу автомобилей на дороге с "колхозным" ксеноном. Ведь согласитесь, очень суровая.

Но почему же тогда с каждым годом на дорогах России появляется все больше машин со светодиодными лампами, которые как правило устанавливаются владельцами транспортных средств самостоятельно?

Дело в том, что очень большое количество автолюбителей считают, что светодиодные лампы можно устанавливать в переднюю оптику. Особенно если учитывать, что многие продавцы светодиодных ламп ближнего и дальнего света предоставляют большое количество различных сертификатов и разрешений, заверяя покупателей, что LED лампы в галогенную или ксеноновую оптику доступные в продаже, действительно разрешены в нашей стране для применения и продажи.

Но на деле выясняется, что большинство сертификатов на подобные лампы на момент продажи либо уже не действуют, либо приостановлены.

Так же не стоит забывать и том, если продажа LED ламп разрешена и имеются действующие разрешения и сертификаты, то это не означает, что каждый автовладелец имеет право устанавливать их в передние фары своей машины.

Поэтому наличие сертификации светодиодных ламп на территории России не означает, что вы имеете право установить их в свою машину. Да, купить вы можете. Но не более того, если ваши передние фары строго предназначены для работы только с ксеноновыми или галогенными лампами.

То есть, ситуация точно такая же, как и с ксеноновыми лампами, установка которых категорически запрещена в автомобили, оснащенные передней оптикой предназначенной для галогенных ламп накаливания.

Соответственно, установив в свои галогенные или ксеноновые фары LED ламы ближнего и дальнего света, вы грубо нарушите действующее Российское законодательство, а именно:

статью 12.5 части 3 КоАП РФ:

3. Управление транспортным средством, на передней части которого установлены световые приборы с огнями красного цвета или световозвращающие приспособления красного цвета, а равно световые приборы, цвет огней и режим работы которых не соответствуют требованиям Основных положений по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения, -

влечет лишение права управления транспортными средствами на срок от шести месяцев до одного года с конфискацией указанных приборов и приспособлений.

Какая ответственность за установку в галогенные или ксеноновые передние фары LED ламп?

Установка в передние галогенные или ксеноновые фары светодиодных источников ближнего или дальнего света приравнено к оснащению автомобиля красными спецсигналами. Соответственно согласно действующим ПДД и КоАП РФ, в случае если водитель незаконно самовольно установит светодиодные лампы в фары, предназначенные для галогенных или ксеноновых ламп, то ему грозит ответственность в виде лишения водительского удостоверения сроком до 1 года.

Согласитесь, что это очень строгая мера. Также не забывайте о том, что незнание законов не освобождает вас от ответственности. Поэтому ни в коем случае не устанавливайте на машину светодиодные лампы в фары, которые не предназначены для этого согласно заводской спецификации.

Кто-то может подумать, что в вышеуказанной ссылке на статью 12.5 ч.3 нет прямого запрета на установку светодиодных ламп в галогенные или ксеноновые фары. Но это не так.

Статья 12.5 ч.3 КоАП РФ отсылает нас к положению об основных требованиях по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения, за нарушения которых водитель может быть привлечен к административной ответственности.

Так в частности, согласно пункта 3 положения об основных требованиях по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения, техническое состояние и оборудование, участвующих в дорожном движении транспортных средств, в части, относящееся к безопасности дорожного движения и охране окружающей среды, должно отвечать требованиям соответствующих стандартов, правил и руководств по их технической эксплуатации.

Соответственно, если автомобиль не отвечает соответствующим стандартам, его эксплуатация по дорогам общего пользования запрещена.

Какая ответственность грозит за установку светодиодных фар на автомобиль в комплектации с галогенными или ксеноновыми фарами?

В принципе, никакая. Да, конечно ответственность также есть и за это. Но доказать вашу вину очень тяжело.

Формально, если вы вместо галогенных фар установите на машину светодиодную оптику от более дорогой комплектации вашей модели, то максимум, что вам грозит, это штраф в 500 рублей.

Но согласно закона даже, если вы вместо ксеноновых или галогенных фар установите на свою машину LED оптику от вашей же модели, но с более богатой комплектации, то все равно обязаны оформить внесение изменений в конструкцию своего автомобиля. Правда то, что привлечь вас к ответственности за это будет невозможно и маловероятным. Ведь сотрудник ГИБДД сверит маркировку фар и удостоверится, что лампы освещения, установленные в них соответствуют типу использования оптики. А то, что вы используете фары от другой версии автомобиля сотрудник ГИБДД вряд ли узнает.

Я не очень люблю формулы. Как и любой нормальный человек:) Они вызывают у меня головную боль и желание кинуть что-нибудь в стену. Всю жизнь я старался держаться от них подальше. И ведь получалось. Но вот я заинтересовался светодиодами и понял - никуда не денешься. Чтобы получить нужный результат - нужно понимать - как это работает. Потихоньку, по шажку, начал я продираться сквозь дебри люмен, кандел, стерадиан. Постепенно в голове начала формироваться какая-то картинка. А заодно сожаление - ну почему некому это было объяснить простым доступным языком? Столько времени впустую... Попробую уберечь вас от головной боли и максимально доступно объяснить - . Ну и заодно пару законов оптики растолкую:)

Статья посвящена тем, кто путается в ваттах-канделах-люменах-люксах. Да и вообще в светодиодах. Написано продвинутым чайником для чайников начинающих:)

Обычный светодиод

Как ни верти, а придется вначале коснуться законов обычного электричества. В наглядных примерах, конечно:) Все мы знаем - что такое 220 вольт - это то, что может как следует стукнуть, если не соблюдать меры предосторожности. Когда вы покупаете электроприбор, например, утюг - в паспорте написано, на какое напряжение он рассчитан. Обычно это 220 вольт. Но в этом же паспорте еще указаны такие параметры - переменное напряжение с частотой 50 герц. Зачем-то же производители упорно указывают эти параметры для вас?

Возьмите в руки любой технический паспорт на электроприбор и посмотрите - там указано, что напряжение питания должно быть - ~ 220 вольт, 50 Гц. Давайте разберемся - что это такое. Значок "~" означает, что напряжение должно быть переменным. В автомобильной бортовой сети, например, напряжение постоянное. И у пальчиковой батарейки оно постоянное. Разница простая - у постоянного напряжения есть плюс и минус - у переменного нет. А почему нет? Все очень просто. В сети с переменным напряжением плюс и минус постоянно меняются местами. Один и тот же контакт - то плюс, то минус. Как часто? А вот для этого и существует еще одно значение - 50 Гц.

Что такое Гц? Это одно колебание в секунду. То есть в нашей домашней сети плюс меняется с минусом пятьдесят раз в секунду. А теперь - какая практическая польза от этих знаний, какое это имеет оношение к светодиоду?

Давайте разбираться. Предположим, у вас в руках лампочка на 220 вольт 100 ватт. Если вы ее включите в электрическую сеть - она засветится на все свои сто ватт. А если нам не нужны эти 100 ватт? А нужно, скажем, 50 ? В этом нам поможет ДИОД.

Если разбить слово "светодиод" на составляющие, то мы получим "свето" и "диод". То есть это обычный диод, который еще и светится.

Диод - это такой прибор, который лучше всего сравнить, например, с клапаном или ниппелем в автоколесе. Туда вы можете закачать воздух, а обратно - ниппель не пускает. Обычный диод выглядит как черный бочонок с двумя выводами - плюсом и минусом. Вот его мы и можем использовать для практических опытов, которые многим помогают закрепить материал. Конечно, опасно начинать опыты сразу с 220 вольтами, но при должной осторожности ничего страшного не произойдет. Тем не менее, все опыты вы проводите на свой страх и риск:)

Нам понадобится лампочка от холодильника на 220в, 15 Вт. Для нее нужно найти подходящий патрон и вывести из него два провода. Затем нам понадобится любой диодиодд, который можно добыть, например, из любого неисправного телевизора или магнитофона. Чем больше он будет размером - тем лучше. Совсем маленькие брать не надо - 220 вольт все-таки. Возле него обычно есть обозначение в виде треугольника.

Затем нам понадобится сетевой шнур с вилкой, некоторое количество проводов и . Для начала просто подсоедините лампочку к сети и запомните - как она светится. Затем отсоедините и соберите цепь по схеме слева.

Не забудьте тщательно заизолировать изолентой все соединения. Включайте в розетку. Как видите, лампочка светит гораздо хуже. Это и неудивительно - она теперь получает только половину нужного ей напряжения - вторую диод не пускает. Если опыт у вас удался, а диод достаточно большой - вы теперь можете сделать любую свою лампочку пратически вечной.

Например, светит у вас в коридоре лампа на 50 ватт и постоянно перегорает. Возьмите 100 ваттную, включите ее через диод - светить она будет как 50 ватт, зато не будет перегорать. Есть, правда, один нюанс - диод должен быть расчитан на 220в и ток не менее ампера. Лучше всего купить такой в магазине радиодеталей.

Ну, раз мы разобрались с тем, что такое диод, есть смысл перейти к интересующей нас теме - светодиоду. У светодиода, как теперь понятно, тоже есть плюс и минус. То есть для его работы нужен источник постоянного напряжения - аккумулятор, батарейка, блок питания. На блоке питания должно быть указано, что он выдает постоянное напряжение (DC). Обычно на крышке блока есть наклейка такого содержания.

Input - ~220V 50HZ,

output - 12v, 0,5 A DC

Это значит, что такой блок может выдать постоянное напряжение 12 вольт и ток 0,5 ампера.

Отметим, что зарядное устройство для сотовых телефонов - это тоже блок питания. Оно обычно имеет параметры 5-6 вольт, 0,2-0,5 А. Зачастую его очень удобно использовать для питания светодиодов, потому что стабилизирует ток. Но об этом позже, в следующих статьях.

Нам важны два параметра - рабочее напряжение светодиода и ток. Рабочее напряжение светодиода называют еще "падением напряжения". В сущности, этот термин обозначает, что после светодиода напряжение в цепи будет меньше на размер этого самого падения. То есть если мы подадим питание на светодиод, у которого падение напряжения 3 вольта, то он эти три вольта сьест, и включенному после него в эту же цепь прибору достанется на 3 вольта меньше. Но самое главное, что нужно усвоить - светодиоду важен ток, а не напряжение. Напряжения он возьмет столько, сколько ему нужно, а вот тока - сколько дадите. То есть если ваш источник питания может выдать 10 ампер - светодиод будет брать ток, пока не сгорит. Логика тут простая - подключенный светодиод потребляет ток и начинает греться. Чем сильнее он греется - тем больше тока через него может пройти - он же от нагрева расширяется. Вместе с током растет падение напряжения на диоде. И так пока не сгорит совсем - ток-то никто не ограничил. А делать это надо обязательно, используя ограничивающий элемент.

Отметим, что если источник питания имеет выходное напряжение, равное рабочему напряжению светодиода - ток ограничивать необязательно. То есть если у вас есть, например, белый светодиод и аккумулятор на 3,6 вольт от сотового телефона - можете прямо к этому аккумулятору и подключить - ничего светодиоду не будет. Он и рад бы побольше тока хапнуть - а напряжения не хватает. Так что аккумулятор от сотового на 3,6 в - идеальный источник питания для экспериментов с белыми и синими светодиодами. Почему только с ними - об этом в других статьях.

В общем, последовательно со светодиодом нам нужно поставить этакий кран и закрутить его на нужное нам значение. В роли такого крана могут выступать разные приборы. Самый простой из них - резистор.

Предположим, мы научились подключать светодиод и ограничивать его ток. Встает вопрос - а насколько сильно он светит? Тут нам придется немного окунуться в оптику.

В числе свойств светодиодов, особенно мощных, часто указывается тип распределения света. Обычно это так называмая Ламбертовсветодиод. Дальше мы ее и будем рассматривать как самую распостраненную. Что этот термин обозначает? "Ламбертовский" светодиод светит во все стороны одинаково, независимо от направления. Если бы светодиод был шариком, он бы во все стороны светил одинаково - вот суть диаграммы Ламберта. Чтобы было понятно- солнце - это ламбертиановский источник.

Стандартная конструкция светодиода - кристалл, тонкая пластинка, которая светится. Посмотрите в прозрачное окошко светодиода - и вы этот кристалл увидите. К нему идут тоненькие проволочки контактов. Если подключить воображение, то можно представить свет, идущий от светодиода, как сферообразное облако, висящее над ним. Свет - это же маленькие частички, называемые фотонами. Значит, над светодиодом висит шарик, наполненный фотонами. И чем больше света испускает светодиод - тем больше шарик, тем дальше летят фотончики, толкая и вытесняя друг друга. Больше всего их летит вверх перпендикулярно плоскости кристалла, поэтому максимальная сила света светодиодов - 90 градусов относительно плоскости кристалла. Надеюсь, теперь вам стали более понятны диаграммы, которые приводят производители светодиодов:) Чтобы стали совсем уж понятны - давайте рассмотрим пример.

Примем, что есть светодиод, вверху которого висит излучаемая им световая сфера диаметром 1 метр (хор-роший светодиод! :)).

Нижняя шкала - это количество процентов от этого метра, верхняя - градус излучения. В соответствии с этой диаграммой больше всего фотонов - в верхней точке с градусом 0 и дальностью 1 метр. Выглядит странно, но так и есть. Менее странно это начинает выглядеть, если вспомнить, что свет - это волна, не зря же для характеристик указывают длину волны. Соответственно, нашу световую сферу можно представить как электромагнитное поле с определенной плотностью. Но это уже дебри - пойдем дальше:)

Угол половинной яркости

Производитель обычно указывает такой параметр, как двойной угол половинной яркости. Что означает этот термин? Как мы выяснили, максимум света светодиод дает в центре и вверху, то есть угол равен нулю. Соответственно, чем дальше от центра, тем меньше света. Угол половинной яркости - это когда на "0" градусов светодиод дает 100 условных единиц света, а, например, на 30 градусах (относительно оси "0") - 50. угол половинной яркостиНа рисунке I - сила света, Imax - максимальная сила света. ImaxCos - половина силы света. Почему "двойной" - умножаем градусы на два, светодиод же симметрично светит. В итоге мы получаем симпатичный равнобедренный треугольник света. За пределами этого треугольника тоже свет есть, у нас же шарик света, но точка отсчета для характеристики светодиода - это половинный угол.

Кандела

Теперь можно рассмотреть, что же такое Кандела. Кандела - это, по старому, "свеча". Помните, раньше говорили - люстра или лампа в сто свечей? В прежние времена нужна была какая-то точка отсчета. Договорились взять нужной толщины свечку, зажечь и считать ее эталоном, этим самым канделом. В наши времена, конечно, считают по-другому. Я не буду подробно объяснять - как, это за рамки статьи уже выходит. Просто есть единица измерения силы света, и она называется Кандела. Ее основная особенность - применение для измерения силы света направленных источников. Вот почему для 5 мм светодиодов значения указываются в канделах, точнее, милликанделах (1 cd=1000 mcd).

Пришло время разобраться, чем 5 мм светодиоды или любые другие в пластиковом корпусе отличаются от мощных.

Особенности конструкции индикаторных 5 мм светодиодов

Как уже говорилось выше, светодиод - это излучающий свет кристалл. Рассмотрим конструкцию светодиода в 5 мм пластиковом корпусе. При внимательном рассмотрении мы обнаруживаем две важных вещи - линзу и рефлектор. В рефлекторустройство светодиода помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор и задает первоначальный угол рассеивания. Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы. Доходит до линзы - и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы. На практике - от 5 до диаграмма светодиода160 градусов.

Для обозначения силы света таких светодиодов как раз и используется кандела. Светодиоды с направленным свечением излучают свет в некотором телесном угле. Чтобы понять, что такое телесный угол, достаточно представить следующую картину. Вы берете фонарик, включаете и помещаете его в пожарное ведро в самый низ, затем закрываете крышкой. Свет внутри, соответственно, имеет вид конуса по форме нашего ведра. Вот этот конус, ограниченный крышкой - и есть телесный угол.

Попробую объяснить смысл распределения света попроще. Допустим, сила света нашего фонаря - 1 кандела, то есть 1000 микрокандел(чтобы было более образно, можно считать микроканделы фотонами:)) Если и дальше идти по аналогии, у нас есть полное ведро микрокандел. Объем ведра при желании можно вычислить - добро пожаловать в геометрию:) Соответственно, если мы возьмем ведро в два раза больше - микроканделы равномерно по нему распределятся, то есть больше их не станет:) Во всех этих объяснения можно найти ответ на сакральный вопрос - сколько надо светодиодов, чтобы заменить стоваттную лампочку. Об этом - далее.

В отличие от индикаторных светодиодов, мощные - это не только прибор, но и маркетиновый продукт. На сегодняшний день между крупными производителями происходит настоящая гонка за люмены - кто больше? И никого не волнует, что люмены эти надо еще применить. Давайте по порядку.

Основное отличие мощного светодиода от индикаторного в чистом виде - сведение к минимуму каких-либо препятствий для выхода света из корпуса светодиода. Поэтому мощные светодиоды имеют ламбертовскую диаграмму. К чему это приводит на практике? Вы включаете светодиод и получаете симпатичный световой шарик над ним. И что дальше делать? Как им осветить нужную вам поверхность? Вам приходится применять различную оптику или рефлекторы, что неизбежно ведет к потерям, а значит и снижению светового потока. Поэтому, если, купив мощный светодиод, вы не обзавелись хорошей оптикой, причем рассчитанной именно на его конструкцию - рано радуетесь - головная боль еще впереди.

Доставить нужные вам люмены до поверхности, которую нужно осветить - непростая задача.

Люмен

Как вы уже поняли, канделы для оценки силы света мощных светодиодов не подходят. Для этого существуют люмены - это общее количество света, которе может дать светодиод при подключении с заданными значениями тока и напряжения. Помните аналогию про пожарное ведро? Здесь она тоже подходит. Будем считать, что если светодиод имеет силу света 100 люмен - то в нашем ведре будет 100 люмен.

Обычная электрическая лампочка на 100 Вт - это тоже ламбертовский источник. Средняя светоотдача этой лампочки - 10-15 люмен на ватт. То есть 100 ватт лампы накаливания дадут нам, скажем, 1000 люмен. Значит, чтобы заменить лампу 100 вт светодиодами, нужно 10 шт по 100 люмен. Вот так вот все просто? Нет, к сожалению. Мы подходим к такому термину, как ЛЮКС.

Люкс

Люкс - это соотношение количества люмен и освещаемой площади. 1 люкс - это 1 люмен на квадратный метр. Допустим, у нас есть квадратная поверхность площадью один метр. Вся она равномерно освещена лампочкой, расположенной на некотором расстоянии отвесно сверху. Для этой лампочки производитель заявил освещенность 100 люкс. Берем прибор, который меряет силу света и померяем в любой точке нашего квадрата, мы должны получить 100 люмен. Если это так - производитель нас не обманул.