Tensão de alimentação do LED. Como descobrir a voltagem

2024 Autor: Trinity Chesterton | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 08:22

Calcular a tensão de alimentação de um LED é um passo necessário para qualquer projeto de iluminação elétrica e, felizmente, é fácil de fazer. Tais medições são necessárias para calcular a potência dos LEDs, pois é necessário conhecer sua corrente e tensão. A potência de um LED é calculada multiplicando a corrente pela tensão. Nesse caso, você precisa ter muito cuidado ao trabalhar com circuitos elétricos, mesmo ao medir pequenas quantidades. No artigo, consideraremos em detalhes a questão de como descobrir a tensão para garantir o funcionamento correto dos elementos do LED.

operação do LED

LEDs existem em cores diferentes, existem duas e três cores, piscando e mudando de cor. Para que o usuário programe a sequência de funcionamento da lâmpada, são utilizadas várias soluções que dependem diretamente da tensão de alimentação do LED. Para iluminar o LED, é necessária uma tensão mínima (limiar), enquanto o brilho será proporcional à corrente. Voltagem ligadaO LED aumenta ligeiramente com a corrente porque há resistência interna. Quando a corrente é muito alta, o diodo aquece e queima. Portanto, a corrente é limitada a um valor seguro.

O resistor é colocado em série porque a grade de diodos precisa de uma tensão muito maior. Se U for invertido, nenhuma corrente fluirá, mas para um U alto (por exemplo, 20V) ocorre uma faísca interna (quebra) que destrói o diodo.

Como em todos os diodos, a corrente flui através do ânodo e sai pelo cátodo. Nos diodos redondos, o cátodo tem um fio mais curto e o corpo tem uma placa lateral do cátodo.

Dependência da tensão do tipo de lâmpada

Com a proliferação de LEDs de alto brilho projetados para fornecer lâmpadas de substituição para iluminação comercial e interna, há uma proliferação igual, se não maior, de soluções de energia. Com centenas de modelos de dezenas de fabricantes, fica difícil entender todas as permutações de tensões de entrada/saída de LED e valores de corrente/potência de saída, sem mencionar as dimensões mecânicas e muitos outros recursos para dimerização, controle remoto e proteção do circuito.

Existem muitos LEDs diferentes no mercado. Sua diferença é determinada por muitos fatores na produção de LEDs. A composição de semicondutores é um fator, mas a tecnologia de fabricação e o encapsulamento também desempenham um papel importante na determinação do desempenho do LED. Os primeiros LEDs eram redondoscomo os modelos C (diâmetro 5 mm) e F (diâmetro 3 mm). Então, diodos retangulares e blocos que combinam vários LEDs (redes) entraram em implementação.

A forma hemisférica é um pouco como uma lupa que determina a forma do feixe de luz. A cor do elemento emissor melhora a difusão e o contraste. As designações e formas mais comuns de LED:

A: diâmetro vermelho 3mm no suporte para CI.
B: diâmetro vermelho de 5 mm usado no painel frontal.
C: roxo 5mm.
D: bicolor amarelo e verde.
E: retangular.
F: amarelo 3mm.
G: branco alto brilho 5mm.
H: vermelho 3mm.
K- ânodo: cátodo, indicado por uma superfície plana no flange.
F: Fio de conexão do ânodo de 4/100mm.
C: Copo refletivo.
L: Uma forma curva que funciona como uma lupa.

Especificação do dispositivo

Um resumo dos vários parâmetros de LED e tensão de alimentação está nas especificações do vendedor. Ao escolher LEDs para aplicações específicas, é importante entender sua diferença. Existem muitas especificações de LED diferentes, cada uma das quais influenciará a escolha de um tipo específico. As especificações do LED são baseadas em cor, U e corrente. LEDs tendem a fornecer uma cor.

A cor emitida por um LED é definida em termos de seu comprimento de onda máximo (lpk), que é o comprimento de onda que tem a saída máxima de luz. Normalmente, as variações do processo dão mudanças de pico de comprimento de onda de até ±10 nm. Ao escolher as cores na especificação do LED, vale lembrar que o olho humano é mais sensível a matizes ou variações de cores ao redor da região amarelo/laranja do espectro - de 560 a 600 nm. Isso pode afetar a escolha da cor ou posição dos LEDs, que está diretamente relacionada aos parâmetros elétricos.

Corrente e tensão do LED

Durante a operação, os LEDs possuem uma determinada gota U, que depende do material utilizado. A tensão de alimentação dos LEDs na lâmpada também depende do nível de corrente. Os LEDs são dispositivos controlados por corrente e o nível de luz é uma função da corrente, aumentando-a aumenta a saída de luz. É necessário garantir que o funcionamento do dispositivo seja tal que a corrente máxima não ultrapasse o limite permitido, o que pode levar à dissipação excessiva de calor dentro do próprio chip, reduzindo o fluxo luminoso e encurtando a vida útil. A maioria dos LEDs requer um resistor limitador de corrente externo.

Alguns LEDs podem incluir um resistor em série, então qual tensão para alimentar os LEDs é necessária. Os LEDs não permitem U inverso grande. Nunca deve exceder seu valor máximo declarado, que geralmente é bem pequeno. Se houver a possibilidade de um U reverso no LED, é melhor construir proteção no circuito para evitar danos. Geralmente, podem ser circuitos de diodo simples que fornecerão proteção adequada para qualquer LED. Você não precisa ser um profissional para obtê-lo.

Fonte de alimentação para LEDs

Os LEDs de iluminação são alimentados por corrente, e seu fluxo luminoso é proporcional à corrente que flui através deles. A corrente está relacionada com a tensão de alimentação dos LEDs na lâmpada. Vários diodos conectados em série têm corrente igual fluindo através deles. Se estiverem ligados em paralelo, cada LED recebe o mesmo U, mas circulam correntes diferentes através deles devido ao efeito de dispersão na característica corrente-tensão. Como resultado, cada diodo emite uma saída de luz diferente.

Portanto, ao selecionar os elementos, você precisa saber qual a voltagem dos LEDs. Cada um requer aproximadamente 3 volts em seus terminais para operar. Por exemplo, uma série de 5 diodos requer aproximadamente 15 volts nos terminais. Para fornecer uma corrente regulada com U suficiente, o LEC usa um módulo eletrônico chamado driver.

Existem duas soluções:

Driver externo instalado fora da luminária, com alimentação de segurança em extra baixa tensão.
Interno, embutido na lanterna, ou seja, subunidade com módulo eletrônico que regula a corrente.

Este driver pode ser alimentado por 230V (Classe I ou Classe II) ou Safety Extra Low U (Classe III), como 24V..

Vantagens da seleção de tensão do LED

O cálculo adequado da tensão de alimentação dos LEDs na lâmpada tem 5 vantagens principais:

U ultra-baixo seguro, possivelmente independentementenúmero de LEDs. Os LEDs devem ser instalados em série para garantir o mesmo nível de corrente em cada um deles da mesma fonte. Como resultado, quanto mais LEDs, maior a tensão nos terminais do LED. Se for um dispositivo de driver externo, a tensão de segurança supersensível deve ser muito maior.
A integração do driver dentro das lanternas permite uma instalação completa do sistema com segurança extra baixa tensão (SELV), independentemente do número de fontes de luz.
Instalação mais confiável no padrão de fiação para lâmpadas LED conectadas em paralelo. Os drivers fornecem proteção adicional, especialmente contra aumento de temperatura, o que garante uma vida útil mais longa, respeitando a tensão de alimentação dos LEDs para diferentes tipos e correntes. Comissionamento mais seguro.
Integrar a alimentação do LED no driver evita o manuseio incorreto no campo e melhora sua capacidade de suportar hot plug. Se o usuário conectar a luz de LED apenas a um driver externo que já esteja ligado, pode causar uma sobretensão nos LEDs quando estiverem conectados e, portanto, destruí-los.
Fácil manutenção. Quaisquer problemas técnicos são mais facilmente visíveis em lâmpadas LED com fonte de tensão.

Potência e dissipação de calor

Quando a queda U em uma resistência é importante, você precisa escolher o resistor certo capaz de dissipar a potência necessária. Consumo20 mA pode parecer baixo, mas a potência calculada sugere o contrário. Assim, por exemplo, para uma queda de tensão de 30 V, o resistor deve dissipar 1400 ohms. Cálculo de dissipação de energia P=(Ures x Ures) / R, onde:

P - o valor da potência dissipada pelo resistor, que limita a corrente no LED, W;
U - tensão no resistor (em volts);
R - valor do resistor, Ohm.

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

Uma fonte de alimentação LED de 1W não suportaria superaquecimento por muito tempo, e 2W também falharia muito rapidamente. Para este caso, dois resistores de 2700Ω/0,5W (ou dois resistores de 690Ω/0,5W em série) devem ser conectados em paralelo para distribuir uniformemente a dissipação de calor.

Controle de calor

Encontrar a potência ideal para o seu sistema ajudará você a aprender mais sobre o controle de calor necessário para uma operação confiável do LED, pois os LEDs geram calor que pode ser muito prejudicial ao dispositivo. Muito calor fará com que os LEDs produzam menos luz e também reduzam a vida útil. Para um LED de 1 watt, é recomendável procurar um dissipador de calor de 3 polegadas quadradas para cada watt de LED.

Atualmente, a indústria de LED está crescendo em um ritmo bastante rápido e é importante saber a diferença entre os LEDs. Esta é uma pergunta geral, pois os produtos podem variar de muito baratos a caros. Você precisa ter cuidado ao comprar LEDs baratos, pois eles podem funcionar.excelente, mas, como regra, não funciona por muito tempo e queima rapidamente devido a parâmetros ruins. Na fabricação de LEDs, o fabricante indica nos passaportes as características com valores médios. Por esse motivo, os compradores nem sempre conhecem as características exatas dos LEDs em termos de saída de lúmen, cor e tensão direta.

Determinação de tensão direta

Antes de saber a tensão de alimentação do LED, defina as configurações apropriadas do multímetro: corrente e U. Antes de testar, defina a resistência para o valor mais alto para evitar a queima do LED. Isso pode ser feito simplesmente: prenda os fios do multímetro, ajuste a resistência até que a corrente atinja 20 mA e fixe a tensão e a corrente. Para medir a tensão direta dos LEDs, você precisará de:

LEDs para testar.
Fonte de LED U com parâmetros superiores ao LED de tensão constante.
Multímetro.
Pinças jacaré para segurar o LED nas pontas de prova para determinar a tensão de alimentação dos LEDs nas luminárias.
Fios.
Resistor variável de 500 ou 1000 ohms.

A corrente primária do LED azul era de 3,356V a 19,5mA. Se for usada uma tensão de 3,6V, o valor do resistor a ser usado é calculado pela fórmula R=(3,6V-3,356V) / 0,0195A)=12,5 ohms. Para medir LEDs de alta potência, siga o mesmo procedimento e defina a corrente mantendo rapidamente o valor no multímetro.

Medição da tensão de alimentação dos LEDs smd alta> A potência de corrente contínua de 350 mA pode ser um pouco complicada porque quando aquece rapidamente, U cai drasticamente. Isso significa que a corrente será maior para um determinado U. Se o usuário não tiver tempo, ele terá que resfriar o LED até a temperatura ambiente antes de medir novamente. Você pode usar 500 ohms ou 1k ohms. Para obter um ajuste grosseiro e fino, ou para conectar um resistor variável de faixa superior e inferior em série.

Definição alternativa de tensão

O primeiro passo para calcular o consumo de energia dos LEDs é determinar a tensão do LED. Se não houver multímetro à mão, você pode estudar os dados do fabricante e encontrar o passaporte U do bloco de LED. Alternativamente, você pode estimar U com base na cor dos LEDs, por exemplo, a tensão de alimentação de um LED branco é 3,5V.

Após a medição da tensão do LED, a corrente é determinada. Pode ser medido diretamente com um multímetro. Os dados do fabricante fornecem uma estimativa aproximada da corrente. Depois disso, você pode calcular de forma muito rápida e fácil o consumo de energia dos LEDs. Para calcular o consumo de energia de um LED, basta multiplicar o U do LED (em volts) pela corrente do LED (em amperes).

O resultado, medido em watts, é a potência que os LEDs usam. Por exemplo, se um LED tiver um U de 3,6 e uma corrente de 20 miliampères, ele usará 72 miliwatts de energia. Dependendo do tamanho e escala do projeto, as leituras de tensão e corrente podem ser medidas em unidades menores ou maiores do que a corrente básica ou watts. Conversões de unidades podem ser necessárias. Ao fazer esses cálculos, lembre-se de que 1.000 miliwatts equivalem a um watt e 1.000 miliampères equivalem a um ampere.

Teste de LED com multímetro

Para testar o LED e descobrir se funciona e qual cor escolher - é usado um multímetro. Deve ter uma função de teste de diodo, que é indicada pelo símbolo do diodo. Em seguida, para teste, fixe os cabos de medição do multímetro nas pernas do LED:

Conecte o fio preto no cátodo (-) e o fio vermelho no ânodo (+), se o usuário errar, o LED não acende.
Eles fornecem uma pequena corrente para os sensores e se você puder ver que o LED está brilhando levemente, então está funcionando.
Ao verificar o multímetro, você precisa considerar a cor do LED. Por exemplo, teste de LED amarelo (âmbar) - a tensão limite do LED é 1636 mV ou 1,636 V. Se o LED branco ou o LED azul for testado, a tensão limite é superior a 2,5 V ou 3 V.

Para testar um diodo, o indicador no display deve estar entre 400 e 800 mV em uma direção e não mostrar na direção oposta. Os LEDs normais possuem limiar U conforme descrito na tabela abaixo, mas para a mesma cor pode haver diferenças significativas. A corrente máxima é de 50 mA, mas recomenda-se não exceder 20 mA. Em 1-2 mA, os diodos já brilham bem. LED de limite U

tipo LED	V até 2 mA	V até 20 mA
Infravermelho	1, 05	1.2
Tensão de alimentação do LED vermelho	1, 8	2, 0
Amarelo	1, 9	2, 1
Verde	1, 8	2, 4
Branco	2, 7	3, 2
Azul	2, 8	3, 5

Quando a bateria está totalmente carregada, a corrente é de apenas 0,7mA em 3,8V. Nos últimos anos, os LEDs fizeram progressos significativos. Existem centenas de modelos, com diâmetro de 3 mm e 5 mm. Existem diodos mais potentes com diâmetro de 10 mm ou em casos especiais, bem como diodos para montagem em placa de circuito impresso de até 1 mm de comprimento.

Leds de partida da alimentação CA

LEDs são geralmente considerados dispositivos DC, operando em alguns volts de DC. Em aplicações de baixa potência com poucos LEDs, esta é uma abordagem perfeitamente aceitável, como telefones celulares alimentados por uma bateria CC, mas outras aplicações, como um sistema de iluminação linear que se estende por 100 m ao redor de um edifício, não podem funcionar com esse arranjo.

O acionamento CC sofre perdas de distância, exigindo maior acionamento U desde o início, ereguladores adicionais que perdem energia. A CA facilita o uso de transformadores para reduzir U para 240 V CA ou 120 V CA de quilovolts usados em linhas de energia, o que é muito mais problemático para CC. Iniciar qualquer tipo de LED com tensão de rede (por exemplo, 120V AC) requer que a eletrônica entre a fonte de alimentação e os próprios dispositivos forneça um U constante (por exemplo, 12V DC). A capacidade de acionar vários LEDs é importante.

Lynk Labs desenvolveu uma tecnologia que permite alimentar o LED a partir de tensão CA. A nova abordagem é desenvolver LEDs AC que possam ser operados diretamente de uma fonte de alimentação AC. Muitas luminárias de LED independentes simplesmente têm um transformador entre a tomada de parede e a luminária para fornecer a constante U necessária.

Várias empresas desenvolveram lâmpadas LED que aparafusam diretamente em soquetes padrão, mas invariavelmente também contêm circuitos em miniatura que convertem CA em CC antes de serem alimentados aos LEDs.

Um LED padrão vermelho ou laranja tem um limiar U de 1,6 a 2,1 V, para LEDs amarelos ou verdes a tensão é de 2,0 a 2,4 V, e para azul, rosa ou branco, essa tensão é de aproximadamente 3,0 a 3,6 V. A tabela abaixo lista algumas voltagens típicas. Os valores entre parênteses correspondem ao normalizado mais próximovalores na série E24.

As especificações de tensão da fonte de alimentação para LEDs são mostradas na tabela abaixo.