Внутрішня схема та характеристики напруги світлодіодної стрічки

У цій статті розглядаються внутрішні схеми та механізмиСвітлодіодна стрічка. Ця інформація призначена для інженерних обговорень і не є важливою для типових користувачів, зацікавлених у використанні стандартної світлодіодної стрічки.
 

Повернутися до основ - Напруга світлодіодного мікросхеми

Призначена напруга ансвітлодіодна стрічка, як-от 12 В або 24 В, в основному продиктовано:
1) Призначена напруга світлодіодів і компонентів, що використовуються, і
Розташування світлодіодів на світлодіодній стрічці.
Світлодіоди зазвичай являють собою 3-вольтові компоненти. 3-вольтовий диференціал, прикладений до позитивних і негативних клем світлодіода, висвітлює його.
Що відбувається, коли кілька світлодіодів розташовані в послідовній конфігурації? Напруги окремих світлодіодів агрегуються.
Отже, для трьох світлодіодів у серії необхідна пряма напруга 9 вольт (3 вольта x 3 світлодіоди), тоді як шість світлодіодів у послідовності вимагають прямої напруги 18 вольт (3 вольти x 6 світлодіодів).
Окрім світлодіодів, один або кілька резисторів-обмежувачів струму необхідні, щоб запобігти переходу світлодіодної стрічки в режим перевантаження по струму. Резистор з’єднаний послідовно зі світлодіодами, і визначено, що його опір споживає приблизно 3 вольта.
Три світлодіоди послідовно вимагають 9 вольт для світлодіодів і 3 вольта для резистора, що становить 12 вольт.
Шість світлодіодів послідовно вимагають 18 вольт для світлодіодів і 3 вольта на резистор (x2), що становить 24 вольта.
Вони є основними компонентами для кожного кластера світлодіодів на світлодіодній стрічці. Конфігурація світлодіодної стрічки показана на малюнку нижче:
Що відбувається зі світлодіодами при паралельному з’єднанні? Напруга залишається постійною, тоді як струм рівномірно розподіляється по кожному паралельному ланцюгу. Отже, якщо три паралельні групи споживають по 50 мА при 24 вольтах, загальне споживання електроенергії становитиме 150 мА також при 24 вольтах.
Ці два екземпляри з 3 і 6 світлодіодів ілюструють конфігурацію стандартної світлодіодної стрічки на 12 і 24 В. Theсвітлодіодні стрічкивикористовують 3-вольтові світлодіодні компоненти та розроблені з кількома паралельними конфігураціями з 3 або 6 світлодіодів.

Чи має подана напруга точно відповідати вказаній?

Можна запитати, чи 12 вольт означають саме 12,0 вольт, чи достатньо 11,9 вольт. Позитивним аспектом є те, що існує значна гнучкість потужностей, які надаютьсясвітлодіодна стрічка.
Наступна діаграма з таблиці даних світлодіода ілюструє струм, що протікає через світлодіод, як функцію вольта
При напрузі 3,0 В цей конкретний світлодіод споживатиме приблизно 120 мА. Зменшення напруги до 2,9 В призведе до споживання світлодіодом приблизно 80 мА. Підвищення напруги до 3,1 В призведе до того, що світлодіод споживатиме приблизно 160 мА.
У світлодіодній стрічці на 12 В, яка складається з трьох світлодіодів і резистора, підключених послідовно, забезпечення 11 В замість 12 В ефективно знижує напругу на кожному світлодіоді на 0,25 В.
Чи працюватимуть світлодіоди при напрузі 2,75 В? Відповідно до діаграми вище, прогнозується, що споживання струму зменшиться зі 120 мА на світлодіод приблизно до 40 мА.
Незважаючи на те, що це означає значне зменшення, світлодіоди функціонуватимуть належним чином, хоча й із суттєво зниженим рівнем яскравості.
Що станеться, якщо ми забезпечимо лише 10 В на 12 Всвітлодіодна стрічка? У цьому випадку ми зменшуємо напругу для кожного світлодіода на 0,5 В. Згідно з графіком, при напрузі 2,5 В світлодіоди будуть споживати мінімальний струм.
 

При такому рівні напруги ви, ймовірно, спостерігатимете непритомністьсвітлодіодна стрічка.

Будь-яка напруга, нижча від номінальної потужності світлодіодної стрічки, є безпечною, оскільки вона споживатиме менше струму, тим самим зменшуючи ризик пошкодження або перегріву. Який стан рівнів напруги, що перевищують 12 В?
Давайте розглянемо забезпечення 12,8 В світлодіодної стрічки 12 В. Це підвищує напругу для кожного світлодіода на 0,20 В.
Світлодіод наразі працює при напрузі 3,2 В, споживаючи струм 200 мА, як зазначено на діаграмі.
Максимальний номінальний струм, визначений виробником, становить 200 мА. Перевищення цього рівня може поставити під загрозу цілісність світлодіода.
Важливо відзначити, що кожен світлодіод має окремий рейтинг, і невід’ємна мінливість виробництва може впливати на допустимі діапазони напруги для конкретної світлодіодної стрічки.
Ми продемонстрували, що світлодіодна стрічка на 12 В переходить від вимкненого до перевантаженого в обмеженому діапазоні напруги від 10 В до 12,8 В.
Хоча можливо забезпечити напругу, яка дещо відхиляється від зазначеного номінального значення, потрібна ретельна увага, щоб запобігти будь-якому потенційному пошкодженню світлодіодів.
 

Як можна приглушити ансвітлодіодна стрічка?

Один із методів зменшення яскравості світлодіодної стрічки полягає в тому, щоб знизити вхідну напругу нижче вказаного значення, як було показано раніше. Насправді силова електроніка неефективна для зменшення вихідної напруги таким чином.
Оптимальний метод передбачає використання ШІМ (широтно-імпульсної модуляції), при якій світлодіоди активуються та вимикаються на високій частоті. Зміна робочого циклу шляхом зміни співвідношення часу увімкнення до часу вимкнення може регулювати сприйману яскравість світлового потоку світлодіодної стрічки.