LED cung cấp điện áp. Làm thế nào để tìm ra điện áp

2024 Tác giả: Trinity Chesterton | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 08:25

Tính toán điện áp cung cấp của đèn LED là một bước cần thiết cho bất kỳ dự án chiếu sáng điện nào và may mắn thay, nó rất dễ thực hiện. Các phép đo như vậy là cần thiết để tính toán công suất của đèn LED, vì bạn cần biết dòng điện và điện áp của nó. Công suất của đèn LED được tính bằng cách nhân dòng điện với hiệu điện thế. Trong trường hợp này, bạn cần phải cực kỳ cẩn thận khi làm việc với các mạch điện, ngay cả khi đo số lượng nhỏ. Trong bài viết, chúng tôi sẽ xem xét chi tiết câu hỏi làm thế nào để tìm ra điện áp để đảm bảo hoạt động chính xác của các phần tử LED.

LED hoạt động

Đèn LED tồn tại với nhiều màu sắc khác nhau, có hai và ba màu, nhấp nháy và thay đổi màu sắc. Để người dùng lập trình trình tự hoạt động của đèn, các giải pháp khác nhau được sử dụng phụ thuộc trực tiếp vào điện áp cung cấp của đèn LED. Để chiếu sáng đèn LED, cần có điện áp (ngưỡng) tối thiểu, trong khi độ sáng sẽ tỷ lệ với dòng điện. Điện áp trênLED tăng nhẹ theo dòng điện vì có điện trở bên trong. Khi dòng điện quá cao, diode nóng lên và cháy hết. Do đó, dòng điện được giới hạn ở một giá trị an toàn.

Điện trở được đặt nối tiếp vì lưới diode cần điện áp cao hơn nhiều. Nếu U đảo ngược, không có dòng điện nào chạy qua, nhưng đối với U cao (ví dụ: 20V), tia lửa bên trong (đánh thủng) xảy ra làm phá hủy điốt.

Như với tất cả các điốt, dòng điện chạy qua cực dương và thoát ra qua cực âm. Trên điốt tròn, cực âm có dây dẫn ngắn hơn và thân có bản bên cực âm.

Sự phụ thuộc của điện áp vào loại đèn

Với sự gia tăng của các đèn LED có độ sáng cao được thiết kế để cung cấp các loại đèn thay thế cho chiếu sáng thương mại và chiếu sáng trong nhà, sẽ có sự gia tăng ngang bằng, nếu không muốn nói là nhiều hơn của các giải pháp điện năng. Với hàng trăm mô hình từ hàng chục nhà sản xuất, thật khó hiểu tất cả các hoán vị của điện áp đầu vào / đầu ra của đèn LED và giá trị dòng điện / công suất đầu ra, chưa kể đến kích thước cơ học và nhiều tính năng khác để làm mờ, điều khiển từ xa và bảo vệ mạch.

Có nhiều đèn LED khác nhau trên thị trường. Sự khác biệt của chúng được xác định bởi nhiều yếu tố trong quá trình sản xuất đèn LED. Cấu tạo của chất bán dẫn là một yếu tố, nhưng công nghệ chế tạo và đóng gói cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất của đèn LED. Đèn LED đầu tiên có hình trònnhư mô hình C (đường kính 5 mm) và F (đường kính 3 mm). Sau đó, các điốt và khối hình chữ nhật kết hợp nhiều đèn LED (mạng) được triển khai.

Hình bán cầu hơi giống kính lúp xác định hình dạng của chùm sáng. Màu sắc của phần tử phát ra cải thiện độ khuếch tán và độ tương phản. Các ký hiệu và hình thức LED phổ biến nhất:

A: giá đỡ đường kính 3mm màu đỏ cho CI.
B: Đường kính đỏ 5mm được sử dụng trong bảng điều khiển phía trước.
C: tím 5mm.
D: hai màu vàng và xanh lục.
E: hình chữ nhật.
F: màu vàng 3mm.
G: độ sáng cao màu trắng 5mm.
H: đỏ 3mm.
K- anode: cực âm, được biểu thị bằng một bề mặt phẳng trong mặt bích.
F: Dây kết nối cực dương 4 / 100mm.
C: Cốc phản quang.
L: Hình dạng cong giống như kính lúp.

Đặc tả thiết bị

Bản tóm tắt các thông số LED khác nhau và điện áp cung cấp nằm trong thông số kỹ thuật của người bán. Khi chọn đèn LED cho các ứng dụng cụ thể, điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt của chúng. Có nhiều thông số kỹ thuật LED khác nhau, mỗi thông số kỹ thuật sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn một loại cụ thể. Thông số kỹ thuật của đèn LED dựa trên màu sắc, U và dòng điện. LEDS có xu hướng cung cấp một màu.

Màu do đèn LED phát ra được xác định theo bước sóng tối đa của nó (lpk), là bước sóng có công suất ánh sáng tối đa. Thông thường, các biến thể của quá trình cho phép thay đổi bước sóng cực đại lên đến ± 10 nm. Khi chọn màu trong thông số kỹ thuật của đèn LED, cần nhớ rằng mắt người nhạy cảm nhất với các màu sắc hoặc các biến thể màu xung quanh vùng màu vàng / cam của quang phổ - từ 560 đến 600 nm. Điều này có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn màu sắc hoặc vị trí của đèn LED, liên quan trực tiếp đến các thông số điện.

LED hiện tại và điện áp

Trong quá trình hoạt động, đèn LED có chữ U thả cho trước, điều này phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng. Điện áp cung cấp của các đèn LED trong đèn cũng phụ thuộc vào mức dòng điện. Đèn LED là thiết bị được kiểm soát hiện tại và mức độ ánh sáng là một chức năng của dòng điện, tăng nó sẽ làm tăng công suất ánh sáng. Cần đảm bảo hoạt động của thiết bị sao cho dòng điện tối đa không vượt quá giới hạn cho phép, có thể dẫn đến hiện tượng tản nhiệt quá mức bên trong bản thân chip, làm giảm quang thông và giảm tuổi thọ. Hầu hết các đèn LED yêu cầu một điện trở hạn chế dòng điện bên ngoài.

Một số đèn LED có thể bao gồm một điện trở nối tiếp, vì vậy cần phải có điện áp nào để cung cấp cho các đèn LED. Đèn LED không cho phép nghịch đảo lớn U. Nó không bao giờ được vượt quá giá trị tối đa đã nêu của nó, thường là khá nhỏ. Nếu có khả năng xảy ra U ngược trên đèn LED, thì tốt hơn là nên xây dựng bảo vệ vào mạch để tránh hư hỏng. Đây thường có thể là các mạch diode đơn giản sẽ cung cấp khả năng bảo vệ thích hợp cho bất kỳ đèn LED nào. Bạn không cần phải là một người chuyên nghiệp để có được nó.

Cấp nguồn cho đèn LED

Đèn LED chiếu sáng chạy bằng dòng điện và quang thông của chúng tỷ lệ với dòng điện chạy qua chúng. Dòng điện liên quan đến điện áp cung cấp của các đèn LED trong đèn. Một số điốt mắc nối tiếp có dòng điện chạy qua chúng bằng nhau. Nếu chúng được kết nối song song, mỗi đèn LED nhận được cùng một U, nhưng có dòng điện khác nhau chạy qua chúng do hiệu ứng phân tán trên đặc tính dòng điện-điện áp. Do đó, mỗi diode phát ra một công suất ánh sáng khác nhau.

Vì vậy, khi lựa chọn các phần tử, bạn cần biết các đèn LED có điện áp là bao nhiêu. Mỗi yêu cầu khoảng 3 vôn tại các thiết bị đầu cuối của nó để hoạt động. Ví dụ, một loạt 5 diode yêu cầu khoảng 15 volt trên các đầu cuối. Để cung cấp dòng điện được điều chỉnh với đủ U, LEC sử dụng một mô-đun điện tử được gọi là trình điều khiển.

Có hai giải pháp:

Trình điều khiển bên ngoài được cài đặt bên ngoài bộ đèn, với nguồn điện an toàn siêu thấp.
Bên trong, được tích hợp trong đèn pin, tức là thiết bị phụ có mô-đun điện tử điều chỉnh dòng điện.

Trình điều khiển này có thể được cấp nguồn bằng 230V (Class I hoặc Class II) hoặc Safety Extra Low U (Class III), chẳng hạn như 24V.

Ưu điểm của lựa chọn điện áp LED

Tính toán đúng điện áp cung cấp của các đèn LED trong đèn có 5 ưu điểm chính:

U cực thấp an toàn, có thể bất kểsố lượng đèn LED. Các đèn LED phải được lắp nối tiếp để đảm bảo cùng một mức dòng điện trong mỗi đèn từ cùng một nguồn. Kết quả là, càng nhiều đèn LED, điện áp ở các cực LED càng cao. Nếu đó là thiết bị điều khiển bên ngoài, thì điện áp an toàn nhạy cảm phải cao hơn nhiều.
Việc tích hợp trình điều khiển bên trong đèn lồng cho phép lắp đặt hệ thống hoàn chỉnh với điện áp thấp bổ sung an toàn (SELV), bất kể số lượng nguồn sáng.
Cài đặt đáng tin cậy hơn trong tiêu chuẩn dây dẫn cho đèn LED được kết nối song song. Trình điều khiển cung cấp khả năng bảo vệ bổ sung, đặc biệt là chống lại sự gia tăng nhiệt độ, đảm bảo tuổi thọ lâu hơn trong khi tôn trọng điện áp cung cấp của đèn LED cho các loại và dòng điện khác nhau. Vận hành an toàn hơn.
Tích hợp nguồn LED vào trình điều khiển để tránh xử lý sai tại hiện trường và cải thiện khả năng chịu đựng khi cắm nóng. Nếu người dùng chỉ kết nối đèn LED với một trình điều khiển bên ngoài đã được bật, điều đó có thể khiến đèn LED bị quá áp khi chúng được kết nối và do đó phá hủy chúng.
Bảo trì dễ dàng. Mọi vấn đề kỹ thuật có thể dễ dàng nhận thấy hơn ở đèn LED có nguồn điện áp.

Nguồn và tản nhiệt

Khi U giảm trên một điện trở là quan trọng, bạn cần chọn đúng điện trở có khả năng tiêu tán công suất cần thiết. Sự tiêu thụ20 mA có vẻ thấp, nhưng công suất được tính toán cho thấy ngược lại. Vì vậy, ví dụ, để giảm điện áp 30 V, điện trở phải tiêu tán 1400 ohms. Tính toán công suất tiêu tán P=(Ures x Ures) / R, ở đâu:

P - giá trị của công suất do điện trở tiêu tán, giới hạn dòng điện trong đèn LED, W;
U - điện áp trên điện trở (tính bằng vôn);
R - giá trị điện trở, Ohm.

P=(28 x 28) / 1400=0,56 W.

Nguồn điện LED 1W sẽ không chịu được quá nhiệt trong thời gian dài và 2W cũng sẽ hỏng quá nhanh. Đối với trường hợp này, hai điện trở 2700Ω / 0,5W (hoặc hai điện trở 690Ω / 0,5W mắc nối tiếp) phải được kết nối song song để tản nhiệt đều.

Kiểm soát nhiệt

Tìm công suất tối ưu cho hệ thống của bạn sẽ giúp bạn tìm hiểu thêm về kiểm soát nhiệt cần thiết để đèn LED hoạt động đáng tin cậy, vì đèn LED tạo ra nhiệt có thể gây hại cho thiết bị. Quá nhiều nhiệt sẽ làm cho đèn LED tạo ra ít ánh sáng hơn và cũng làm giảm tuổi thọ. Đối với đèn LED 1 watt, bạn nên tìm một bộ tản nhiệt 3 inch vuông cho mỗi watt của đèn LED.

Hiện nay, ngành công nghiệp đèn LED đang phát triển với tốc độ khá nhanh và điều quan trọng là phải biết sự khác biệt của đèn LED. Đây là một câu hỏi chung vì các sản phẩm có thể từ rất rẻ đến đắt. Bạn cần phải cẩn thận khi mua đèn LED giá rẻ, vì chúng có thể hoạt động.tuyệt vời, nhưng, theo quy luật, không hoạt động trong thời gian dài và cháy nhanh do các thông số kém. Trong sản xuất đèn LED, nhà sản xuất chỉ ra trên hộ chiếu các đặc điểm với giá trị trung bình. Vì lý do này, người mua không phải lúc nào cũng biết các đặc điểm chính xác của đèn LED về công suất lumen, màu sắc và điện áp chuyển tiếp.

Xác định điện áp chuyển tiếp

Trước khi bạn biết điện áp cung cấp cho đèn LED, hãy đặt cài đặt vạn năng thích hợp: dòng điện và U. Trước khi thử nghiệm, hãy đặt điện trở thành giá trị cao nhất để tránh đèn LED bị cháy. Điều này có thể được thực hiện đơn giản: kẹp các dây dẫn đồng hồ vạn năng, điều chỉnh điện trở cho đến khi dòng điện đạt 20 mA và cố định điện áp và dòng điện. Để đo điện áp chuyển tiếp của đèn LED, bạn sẽ cần:

đèn LED để kiểm tra.
Nguồn U LED có thông số cao hơn LED điện áp không đổi.
Đồng hồ vạn năng.
Kẹp cá sấu để giữ đèn LED trên dây dẫn thử nghiệm để xác định điện áp cung cấp của đèn LED trong đồ đạc.
Dây.
500 hoặc 1000 ohm biến trở.

Dòng điện chính của đèn LED xanh lam là 3,356V ở 19,5mA. Nếu sử dụng hiệu điện thế 3,6V thì giá trị của điện trở cần dùng được tính theo công thức R=(3,6V-3,356V) / 0,0195A)=12,5 ôm. Để đo đèn LED công suất cao, hãy làm theo quy trình tương tự và đặt dòng điện bằng cách giữ nhanh giá trị trên đồng hồ vạn năng.

Đo điện áp cung cấp của đèn LED smd caoCông suất dòng điện một chiều > 350 mA có thể hơi phức tạp vì khi chúng nóng lên nhanh chóng, U giảm mạnh. Điều này có nghĩa là dòng điện sẽ cao hơn đối với một chữ U. Nếu người dùng không có thời gian, anh ta sẽ phải làm mát đèn LED đến nhiệt độ phòng trước khi đo lại. Bạn có thể sử dụng 500 ohm hoặc 1k ohm. Để đạt được hiệu ứng thô và tinh chỉnh, hoặc để mắc nối tiếp một biến trở có dải tần cao hơn và thấp hơn.

Định nghĩa thay thế của điện áp

Bước đầu tiên để tính công suất tiêu thụ của đèn LED là xác định điện áp của đèn LED. Nếu không có đồng hồ vạn năng trong tay, bạn có thể nghiên cứu dữ liệu của nhà sản xuất và tìm hộ chiếu U của khối LED. Ngoài ra, bạn có thể ước tính U dựa trên màu sắc của đèn LED, ví dụ: điện áp cung cấp của đèn LED trắng là 3,5V.

Sau khi điện áp LED được đo, dòng điện được xác định. Nó có thể được đo trực tiếp bằng đồng hồ vạn năng. Dữ liệu của nhà sản xuất cung cấp một ước tính sơ bộ về dòng điện. Sau đó, bạn có thể rất nhanh chóng và dễ dàng tính toán điện năng tiêu thụ của đèn LED. Để tính công suất tiêu thụ của đèn LED, chỉ cần nhân U của đèn LED (tính bằng vôn) với dòng điện của đèn LED (tính bằng ampe).

Kết quả, được đo bằng watt, là công suất mà đèn LED sử dụng. Ví dụ, nếu một đèn LED có U là 3,6 và dòng điện là 20 miliampe, thì nó sẽ sử dụng năng lượng 72 miliwatt. Tùy thuộc vào quy mô và quy mô của dự án, các chỉ số điện áp và dòng điện có thể được đo bằng các đơn vị nhỏ hơn hoặc lớn hơn so với dòng điện cơ bản hoặc watt. Chuyển đổi đơn vị có thể được yêu cầu. Khi thực hiện các phép tính này, hãy nhớ rằng 1000 miliwat tương đương với một oát và 1000 miliampe tương đương với một ampe.

Kiểm tra đèn LED với đồng hồ vạn năng

Để kiểm tra đèn LED và tìm hiểu xem nó có hoạt động hay không và màu sắc cần chọn - một đồng hồ vạn năng được sử dụng. Nó phải có chức năng kiểm tra diode, được biểu thị bằng ký hiệu diode. Sau đó, để kiểm tra, hãy cố định các dây đo của đồng hồ vạn năng vào chân của đèn LED:

Nối dây đen trên cực âm (-) và dây đỏ trên cực dương (+), nếu người dùng làm sai, đèn LED không sáng.
Chúng cung cấp một dòng điện nhỏ cho các cảm biến và nếu bạn có thể thấy đèn LED hơi phát sáng thì tức là nó đang hoạt động.
Khi kiểm tra đồng hồ vạn năng, bạn cần xem xét màu sắc của đèn LED. Ví dụ: kiểm tra đèn LED màu vàng (màu hổ phách) - điện áp ngưỡng của đèn LED là 1636mV hoặc 1,636V. Nếu thử nghiệm đèn LED màu trắng hoặc đèn LED màu xanh lam thì điện áp ngưỡng cao hơn 2,5V hoặc 3V.

Để kiểm tra một diode, chỉ báo trên màn hình phải nằm trong khoảng từ 400 đến 800 mV theo một hướng và không hiển thị theo hướng ngược lại. Đèn LED bình thường có ngưỡng U như được mô tả trong bảng dưới đây, nhưng đối với cùng một màu có thể có sự khác biệt đáng kể. Dòng điện tối đa là 50 mA, nhưng không nên vượt quá 20 mA. Ở mức 1-2 mA, các điốt đã phát sáng tốt. Đèn LED ngưỡng U

LED loại	V lên đến 2 mA	V lên đến 20 mA
Hồng ngoại	1, 05	1.2
Điện áp cung cấp LED đỏ	1, 8	2, 0
Vàng	1, 9	2, 1
Xanh	1, 8	2, 4
Trắng	2, 7	3, 2
Xanh	2, 8	3, 5

Khi sạc đầy pin, dòng điện chỉ 0,7mA ở mức 3,8V. Trong những năm gần đây, đèn LED đã có những bước tiến đáng kể. Có hàng trăm mô hình, với đường kính 3 mm và 5 mm. Có nhiều điốt mạnh hơn có đường kính 10 mm hoặc trong những trường hợp đặc biệt, cũng như điốt để gắn trên bảng mạch in dài đến 1 mm.

Đèn LED khởi động từ nguồn AC

Đèn LED thường được coi là thiết bị DC, hoạt động trên một vài vôn DC. Trong các ứng dụng công suất thấp với ít đèn LED, đây là cách tiếp cận hoàn toàn có thể chấp nhận được, chẳng hạn như điện thoại di động được cấp nguồn bằng pin DC, nhưng các ứng dụng khác như hệ thống chiếu sáng dải tuyến tính kéo dài 100m xung quanh tòa nhà không thể hoạt động với cách sắp xếp này.

Ổ DC bị mất khoảng cách, yêu cầu ổ U cao hơn ngay từ đầu vàbổ sung bộ điều chỉnh mất điện. AC làm cho việc sử dụng máy biến áp dễ dàng hơn để giảm U xuống 240 V AC hoặc 120 V AC từ kilovolt được sử dụng trong đường dây điện, điều này khó khăn hơn nhiều đối với DC. Khởi động bất kỳ loại đèn LED nào với điện áp chính (ví dụ: 120V AC) yêu cầu thiết bị điện tử giữa nguồn điện và bản thân các thiết bị phải cung cấp U không đổi (ví dụ: 12V DC). Khả năng điều khiển nhiều đèn LED là rất quan trọng.

Lynk Labs đã phát triển một công nghệ cho phép bạn cấp nguồn cho đèn LED từ điện áp AC. Cách tiếp cận mới là phát triển đèn LED AC có thể hoạt động trực tiếp từ nguồn điện AC. Nhiều thiết bị đèn LED độc lập chỉ cần có một biến áp giữa ổ cắm trên tường và thiết bị cố định để cung cấp U.không đổi theo yêu cầu

Một số công ty đã phát triển bóng đèn LED có thể vặn trực tiếp vào các ổ cắm tiêu chuẩn, nhưng chúng luôn chứa các mạch thu nhỏ chuyển đổi AC thành DC trước khi được cấp cho đèn LED.

Đèn LED màu đỏ hoặc cam tiêu chuẩn có ngưỡng U là 1,6 đến 2,1 V, đối với đèn LED màu vàng hoặc xanh lá cây, điện áp là từ 2,0 đến 2,4 V và đối với màu xanh lam, hồng hoặc trắng, điện áp này là khoảng 3,0 đến 3,6 V. Bảng dưới đây liệt kê một số hiệu điện thế điển hình. Các giá trị trong ngoặc tương ứng với giá trị chuẩn hóa gần nhấtcác giá trị trong chuỗi E24.

Thông số kỹ thuật điện áp nguồn cấp cho đèn LED được hiển thị trong bảng bên dưới.