Circuit convertisseur de puissance pour une LED blanche. Caractéristiques de puissance des LED blanches. Schéma, description

La LED est un dispositif semi-conducteur, par conséquent, elle doit être allumée en respectant strictement la polarité. Pour cela, ses conclusions portent les noms appropriés: Anode - "plus" et cathode - "moins".

La LED ne s'allume que lorsque connexion directe, comme indiqué sur la photo. Lorsqu'il est activé en sens inverse, dans la plupart des cas, il échoue définitivement.

Étant donné que la LED ne fonctionnera qu'à certaines valeurs de tension et à l'intensité du courant qui la traverse, une résistance de limitation supplémentaire est introduite dans le circuit de connexion, qui est calculée sur la base de la loi d'Ohm pour la section de circuit :

R=tu extinction / je DIRIGÉ,

où R est la résistance de la résistance de limitation de courant en ohms,

je LED - le courant auquel la LED fonctionnera normalement,

tu trempe - la tension qui doit être éteinte par la résistance. Il est calculé par la formule :

tu extinction = tu source de courant - tu DEL, où

tu alimentation - la tension de la source d'alimentation à laquelle vous souhaitez connecter la LED,

tu DIRIGÉ - tension de fonctionnement LED (à laquelle il fonctionnera normalement).

Regardons maintenant directement divers régimes connexion des LED.

Comment connecter une LED?

Disons que nous avons une LED avec une tension de fonctionnement de 3 V et un courant de fonctionnement de 20 mA. Nous devons le connecter à une alimentation 12V.

Convertissons les unités de données en celles utilisées dans la formule :

20mA = 0,02A.

Trouvons maintenant les valeurs requises :

Uquenching \u003d 12 - 3 \u003d 9 V - tension "supplémentaire", qui doit être éteinte par une résistance.

R \u003d 9V / 0,02A \u003d 450 Ohms.

Ainsi, une LED avec une tension de fonctionnement de 3 V et un courant de fonctionnement de 20 mA doit être connectée conformément à la figure 1 via une résistance de 450 Ohm. Si une source non stabilisée est utilisée comme source d'alimentation (la valeur de tension peut fluctuer), la résistance peut être prise avec une valeur légèrement supérieure, par exemple 490 ohms.

Comment connecter plusieurs LED ?

Considérez le schéma de connexion de plusieurs LED illustré à la figure 2. D'après le cours de physique de l'école, on sait qu'avec une connexion en série, qui est observée à la figure 2, la tension de fonctionnement totale des LED sera égale à leur somme de la tension de fonctionnement. tensions de chacun, et le courant circulant dans le circuit résultant sera le même en chacun de ses points. De ce dernier, nous pouvons conclure: vous ne pouvez allumer les LED selon ce schéma qu'avec le même courant de fonctionnement, sinon leur luminosité sera différente. Par exemple, un courant de 20 mA circulera dans la chaîne et le courant de fonctionnement de la LED est de 30 mA, ce qui signifie qu'elle brillera plus faiblement que pendant le fonctionnement normal.

Passons aux calculs. Étant donné que la tension de fonctionnement totale de la chaîne est égale à la somme des tensions de fonctionnement de chaque LED qu'elle contient, alors

Utrempe=Ualimentation - (ULED 1 + ULED 2).

Connectons deux LED avec une tension de fonctionnement de 3V et un courant de fonctionnement de 20mA à une alimentation 12V selon le schéma de la figure 2. Encore une fois, vous devez convertir des milliampères en ampères : 20mA = 0,02A

R=6/0.02=300 Ohm

Ainsi, deux LED avec une tension de fonctionnement de 3 V et un courant de fonctionnement de 20 mA doivent être connectées conformément à la figure 2 via une résistance de 300 Ohm. N'oubliez pas que si une source non stabilisée est utilisée comme source d'alimentation (la valeur de la tension peut fluctuer), la résistance peut être prise un peu plus grande, par exemple 330 Ohms.

Comment connecter différentes LED à la même alimentation ?

Exister un grand nombre de une variété de LED, qui peuvent différer à la fois par la couleur de la lueur et par la puissance de rayonnement flux lumineux, et, par conséquent, les paramètres de fonctionnement seront également différents les uns des autres. Si vous devez connecter différentes LED à la même source d'alimentation, vous devez les trier par le même courant de fonctionnement, puis les connecter selon le schéma illustré à la figure 3.

Par exemple, nous devons connecter 2 LED rouges avec une tension de fonctionnement de 2,5 V et un courant de fonctionnement de 20 mA, 2 LED jaunes avec une tension de fonctionnement de 3 V et un courant de fonctionnement de 25 mA, et 1 DEL bleue avec une tension de fonctionnement de 3,5 V et un courant de fonctionnement de 50 mA. Nous les trions selon les mêmes paramètres. Dans notre cas, nous obtenons trois groupes : rouge, jaune et bleu. De plus, pour chaque groupe séparément, nous calculons la résistance en utilisant la méthode décrite ci-dessus.

Pour les rouges :

Utrempe=12- (2.5+2.5)=7V

R \u003d 7V / 0,02A \u003d 350 Ohms.

Pour le jaune :

Utrempe=12- (3+3)=6V

R \u003d 6V / 0,025A \u003d 240 Ohms.

Pour le bleu :

Utrempe=12- 3.5= 8.5V

R \u003d 8,5V / 0,05A \u003d 170 Ohms.

Les résistances limites sont calculées, il ne reste plus qu'à les connecter selon le schéma 3.

Est-il possible de connecter une LED 3V à une alimentation 3V (ou moins) ?

De telles connexions sont autorisées, mais non souhaitables, car la luminosité dépendra directement de la source d'alimentation.

Est-il possible de connecter des LED avec la même tension de fonctionnement en parallèle ?

Une telle inclusion est également autorisée, mais les paramètres des diodes, parfois même du même lot, peuvent différer, ce qui affectera directement leur luminosité - l'une est plus lumineuse, l'autre est plus faible.

LED RVB

Il existe des dispositifs à semi-conducteurs qui peuvent immédiatement avoir des LED rouges (R-RED), vertes (G-GREEN) et bleues (B-BLUE) dans le boîtier. En modifiant leur luminosité, vous pouvez obtenir une émission générale de n'importe quelle couleur, similaire au mélange de couleurs dans une palette. Par exemple, si vous allumez les trois LED sur pleine puissance- sera blanc. Si vous n'allumez que du rouge et du vert, vous obtenez du jaune. En modifiant la luminosité des LED, vous pouvez modifier les nuances des couleurs résultantes.

Veuillez noter que les schémas présentés sont les plus simples et approximatifs. Par conséquent, afin d'augmenter la durée de vie de la LED, il est nécessaire d'utiliser des alimentations stabilisées. Étant donné que la luminosité de la LED et, par conséquent, le travail dépendent directement de la force du courant qui la traverse, les stabilisateurs doivent être utilisés pour le courant et non pour la tension.

La LED transmet électricité uniquement dans une direction, ce qui signifie que pour que la LED émette de la lumière, elle doit être correctement connectée. La LED a deux contacts : l'anode (plus) et la cathode (moins). Habituellement, le long contact sur la LED est l'anode, mais il y a des exceptions, il est donc préférable de clarifier ce fait dans spécifications techniques LED spécifique.

Les LED sont un type de composants électroniques qui, pour un fonctionnement long et stable, non seulement la tension correcte est importante, mais aussi la force de courant optimale - donc toujours, lors de la connexion d'une LED, vous devez les connecter via une résistance appropriée. Parfois, cette règle est négligée, mais le résultat est le plus souvent le même - soit la LED s'éteint immédiatement, soit sa ressource est très considérablement réduite. La résistance est intégrée à certaines LED "de sortie d'usine" et elles peuvent être immédiatement connectées à une source de 12 ou 5 volts, mais de telles LED sont assez rares à la vente et le plus souvent une résistance externe doit être connectée à la LED.

Il convient de rappeler que les résistances diffèrent également par leurs caractéristiques et que, pour les connecter aux LED, vous devez choisir une résistance de la bonne valeur. Afin de calculer la valeur de résistance requise, vous devez utiliser la loi d'Ohm - c'est l'une des lois physiques les plus importantes liées à l'électricité. Tout le monde a appris cette loi à l'école, mais presque personne ne s'en souvient.

La loi d'Ohm est une loi physique par laquelle vous pouvez déterminer l'interdépendance de la tension (U), du courant (I) et de la résistance (R). L'essence de l'ego est simple : la force du courant dans le conducteur est directement proportionnelle à la tension entre les extrémités du conducteur, si les propriétés du conducteur ne changent pas pendant le passage du courant.

Cette loi est visualisée à l'aide de la formule : U= I*R
Lorsque vous connaissez la tension et la résistance, en utilisant cette loi, vous pouvez trouver l'intensité du courant en utilisant la formule : I \u003d U / R
Une fois que vous connaissez la tension et le courant, vous pouvez trouver la résistance : R = U/I
Lorsque vous connaissez le courant et la résistance, vous pouvez calculer la tension: U \u003d I * R

Regardons maintenant un exemple. Vous avez une LED avec une tension de fonctionnement de 3 V et un courant de 20 mA, vous souhaitez la connecter à une source de tension 5V à partir d'un connecteur USB ou PSU afin qu'elle ne grille pas. Nous avons donc une tension de 5 V, mais la LED n'a besoin que de 3 V, ce qui signifie que nous devons nous débarrasser de 2 V (5V - 3V \u003d 2V). Pour se débarrasser des 2 V supplémentaires, nous devons sélectionner une résistance avec la bonne résistance, qui est calculée comme suit : nous connaissons la tension qui doit être éliminée et nous connaissons l'intensité du courant dont la LED a besoin - nous utilisons la formule ci-dessus R \u003d U / I. En conséquence, 2V / 0,02 A \u003d 100 Ohms. Il te faut donc une résistance de 100 ohms.

Parfois, selon les caractéristiques de la LED, la résistance requise est obtenue avec une valeur non standard introuvable en vente, par exemple 129 ou 111,7 ohms. Dans ce cas, il vous suffit de prendre une résistance avec une résistance légèrement supérieure à celle calculée - la LED ne fonctionnera pas à 100% de sa puissance, mais à environ 90-95%. Dans ce mode, la LED fonctionnera de manière plus fiable et la diminution de la luminosité ne sera pas visuellement perceptible.

Vous pouvez également calculer la puissance dont vous avez besoin pour la résistance - pour cela, nous multiplions la tension qui restera sur la résistance par le courant qui sera dans le circuit. Dans notre cas, il s'agit de 2V x 0,02 A = 0,04 W. Donc une résistance de cette puissance ou plus vous convient.

Les LED sont parfois connectées plusieurs en parallèle ou en série à l'aide d'une seule résistance. Pour connexion correcte il faut se rappeler que lorsque connexion parallèle l'intensité du courant est additionnée et, dans le cas d'une série, la tension requise est additionnée. Vous ne pouvez connecter les mêmes LED en parallèle et en série qu'en utilisant la même résistance, et si vous utilisez différentes LED avec différentes caractéristiques, il est préférable de calculer une résistance pour chaque LED - ce sera plus fiable. Les LED, même du même modèle, présentent une petite différence de paramètres, et lors de la connexion d'un grand nombre de LED en parallèle ou en série, cette petite différence de paramètres peut entraîner la combustion de nombreuses LED. Un autre écueil peut être le fait que le vendeur ou le fabricant (beaucoup moins souvent) peut donner des données légèrement incorrectes sur les LED, et les LED elles-mêmes peuvent ne pas avoir une tension de fonctionnement claire, mais un ensemble de valeurs minimales/optimales et tension maximale. Ce facteur n'affectera pas particulièrement lors de la connexion d'un petit nombre de LED, et dans le cas de la connexion d'un grand nombre, les mêmes LED brûlées peuvent en résulter. Donc, avec une connexion parallèle et série, vous ne devriez pas trop vous laisser emporter, il sera plus fiable qu'une résistance séparée soit connectée à chaque LED ou à un petit groupe de LED (3-5 pièces). Regardons quelques exemples de connexion.

Exemple 1 Vous souhaitez connecter trois LED en série, chacune évaluée à 3V et 20mA, à une source 12V (comme un connecteur molex). Trois LED de 3 volts chacune tireront ensemble 9 volts (3V x 3=9V). Notre source de courant a une tension de 12 volts, respectivement, il faudra se débarrasser de 3 volts (12 V - 9 V = 3 V). Puisque la connexion est en série, l'intensité du courant sera de 20mA, respectivement, 3 volts (la tension qui doit être éliminée) est divisé par 0,02 A (l'intensité du courant requise par chaque LED) et nous obtenons la valeur de la résistance requise - 150 Ohms. Il te faut donc une résistance de 150 ohms.

Exemple 2 Vous avez quatre LED, chacune évaluée à 3 volts, et une alimentation 12 V. Dans cette situation, vous pourriez penser qu'une résistance n'est pas nécessaire, mais ce n'est pas le cas - les LED sont très sensibles à l'intensité du courant et il est préférable de ajouter une résistance au circuit à 1 ohm. Une résistance de cette valeur n'affectera pas la luminosité de la lueur, mais ressemblera à un "fusible" - les LED fonctionneront de manière beaucoup plus fiable. Sans l'utilisation d'une résistance, dans ce cas, les LED peuvent simplement s'éteindre, rapidement ou non.

Exemple 3. Vous souhaitez connecter trois LED en parallèle, chacune évaluée à 3 V et 20 mA, à une alimentation 12 V. 3 = 60 mA). Notre source de courant a une tension de 12 volts, et les LED ont besoin d'une tension de 3 volts, il faut donc se débarrasser de 9 volts (12 V - 3 V = 9 V). Puisque la connexion est parallèle, l'intensité du courant sera de 60mA, respectivement, 9 volts (la tension qui doit être éliminée) est divisé par 0,06 A (l'intensité du courant requise par toutes les LED) et nous obtenons la valeur de la résistance requise - 150 Ohms. Il te faut donc une résistance de 150 ohms.

Également sur Internet, il existe un grand nombre de "calculatrices pour LED" différentes que vous pouvez utiliser. Il suffit d'aller sur le site approprié, d'indiquer les caractéristiques de la LED et la source de courant, et vous recevrez toutes les données nécessaires sur la résistance, ainsi que son marquage de couleur.

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LED. Caractéristiques de puissance des LED blanches

Considérons plus en détail caractéristiques de puissance des LED blanches. Comme vous le savez, la LED a une caractéristique courant-tension non linéaire avec un "talon" caractéristique dans la section initiale (Fig. 4.21).

Comme nous pouvons le voir, la LED commence à briller si une tension supérieure à 2,7 V lui est appliquée.

Attention! En cas de dépassement tension de seuil(au-dessus de 3 V) le courant à travers la LED commence à croître rapidement et ici il est nécessaire de limiter le courant, de le stabiliser à un certain niveau.

Riz. 4.21. Caractéristique volt-ampère d'une LED blanche

Le limiteur de courant LED le plus simple est résistance. Il existe plusieurs options pour la commutation des circuits sur les LED. Ils sont divisés en circuits avec connexion parallèle, série et mixte. À connexion séquentielle LED (comme indiqué sur la Fig. 4.22), le courant I traversant les LED sera égal à

La commutation séquentielle vise soit à augmenter la puissance de rayonnement, soit à augmenter la surface rayonnée.

Riz. 4.22. Schéma LED séquentiel

Les inconvénients de la connexion en série sont:

• d'une part, avec une augmentation du nombre de LED, la tension d'alimentation augmente également, car pour que le courant traverse les LED connectées en série, il faut que la condition Upit > Uvd1 + Uvd4 + Uvd3 soit remplie ;
• d'autre part, une augmentation du nombre de LED réduit la fiabilité du système : si l'une des LED tombe en panne, toutes les LED connectées en série cessent de fonctionner.

Lorsqu'il est connecté en parallèle LED, un courant séparé circule à travers chaque émetteur, réglé par une résistance de réglage de courant séparée.

Sur la fig. 4.23 montre un schéma de la connexion en parallèle de diodes émettrices. Le courant total prélevé sur l'alimentation est, dans ce cas, égal à

Riz. 4.23. Schéma parallèle de LED

avantage la connexion parallèle est grande fiabilité, car si l'un des émetteurs tombe en panne, les autres continuent de fonctionner.

Défauts:

• chaque LED consomme un courant séparé et augmente la consommation d'énergie ;
• les pertes sur les résistances de réglage du courant augmentent.

Le plus efficace est connexion série-parallèle mixte (combiné) illustré à la fig. 4.24. Dans ce cas, le nombre de radiateurs connectés en série est limité par la tension d'alimentation, et le nombre de branches parallèles est choisi en fonction de la puissance requise.

Riz. 4.24. Schéma de commutation série-parallèle des LED

où n est le nombre de LED connectées en série dans une branche ; N est le nombre de branches parallèles.

La connexion mixte comprend propriétés positives options de connexion en parallèle et en série.

En raison du fait que l'appareil visuel humain est inertiel, assez souvent lors de l'alimentation des LED, ils utilisent courant d'impulsion. La valeur du courant d'impulsion moyen traversant la LED est déterminée à partir de l'expression

Sur la fig. 4.25 montre les chronogrammes du courant pulsé.

Riz. 4.25. Chronogrammes des courants impulsionnels

Si la durée d'impulsion et la durée de pause sont définies, vous pouvez déterminer la valeur de la valeur admissible courant d'impulsion :

où Inom - courant nominal DIRIGÉ.

Comme déjà mentionné, la résistance est l'élément qui limite le courant traversant la LED. Mais la résistance est pratique à utiliser si la tension d'alimentation est constante. En pratique, il arrive souvent que la tension ne soit pas stable, par exemple la tension batterie diminue lorsqu'il est évacué plutôt dans des allées larges. Dans ce cas, largement utilisé stabilisateurs de courant linéaires.

Le stabilisateur de courant linéaire le plus simple peut être assemblé sur des microcircuits largement utilisés tels que KR142EN12 (A), LM317 (et leurs nombreux analogues), comme le montre la Fig. 4.26.

Riz. 4.26. Schéma du stabilisateur de courant linéaire le plus simple

La résistance R est sélectionnée dans la plage de 0,25 à 125 Ohm, tandis que le courant traversant la LED est déterminé par l'expression

Le schéma de construction de tels stabilisateurs de courant est simple (un microcircuit et une résistance), compact et fiable. La fiabilité est également due au système développé de protection contre les surcharges et la surchauffe, intégré à la puce stabilisatrice.

Pour stabiliser les courants à partir de 350 mA et plus, vous pouvez également utiliser des microcircuits plus puissants de régulateurs linéaires avec une petite chute de tension des séries 1083, 1084, 1085 divers fabricants ou alors analogues domestiques KR142EH22A/24A/26A.

Mais les stabilisateurs de courant linéaires présentent des inconvénients importants:

• faible efficacité;
• grosses pertes forte chaleur lors du réglage des courants élevés.

Par conséquent, dans ce moment De plus en plus, des convertisseurs à découpage et des stabilisateurs sont utilisés pour alimenter les LED et les modules LED. Sur la fig. 4.27 montre l'apparence du module LED et de l'optique secondaire.

Riz. 4.27. Apparence Module LED et optique secondaire

Il convient de noter que les LED et le convertisseur de puissance sont structurellement réalisés sur une seule carte.

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