Сразу разделим светодиоды на 2 типа:
1. Дешевые китайские светодиоды и поделки на их основе: Фары ProSport и т.п., лампочки для габаритов и стоп-сигналов, продающиеся на рынках и даже в магазинах.
2. Светодиоды фирм Phillips под маркой Lumileds или Luxeon, светодиоды фирмы CREE (на данный момент - лучшие в мире), светодиоды EDIXEON фирмы Edison (Корея), Seoul Sam (Корея) и другие.
Рассмотрим первый тип светодиодов:
Обычно они выглядят примерно так
Эти светодиоды основаны на технологиях еще прошлого тысячелетия!
Эффективность их очень низкая, всего в 1,5 - 2 раза эффективнее лампы накаливания. Помимо этого этот тип светодиодов отличается большим разбросом характеристик: мощность излучения, прямое рабочее напряжение, наработка на отказ, спектр излучения.
Второй тип светодиодов - фирменные разработки ведущих мировых фирм.
Эти светодиоды выпускаются в множестве вариантов исполнения.
От кристалла, монтированного в корпус
или кристалла в корпусе, установленного на подложке
до сборки из 3-5-10 и более кристаллов в корпусе на общей подложке
Стабильность параметров и эффективность этих светодиодов намного выше, нежели китайской продукции, но и цена выше. Если вам важно не качество, а количество, знайте, что цена одного такого светодиода может достигать 1000 руб и выше, соответственно вам будет намного выгоднее купить полкило китайских светиков!
Цена сборки из 10-20-50 таких светодиодов может достигать по цене 1000$!
Для сравнения приведу таблицу эффективности кристаллов различных серий светодиодов производства фирмы CREE.
Код:Group Code Max. Luminous Flux 350 mA (lm) (световой поток на 1 ватт мощности)
M2 45.7
M3 51.7
P2 73.9
P3 80.6
P4 87.4
Q2 93.9
Q3 100
Q4 107
Q5 114
R2 124
Как видно, с первого до последней серии эффективность кристаллов выросла почти в 3 раза!
На данный момент светодиоды уже превзошли по эффективности ВСЕ известные источники света, за исключением натриевых ламп, применяемых в городском освещении (около 200 люмен/Вт)!
Для сравнения привожу таблицу эффективностей ламп различных типов:
Код:Тип источника Световой поток на 1 ватт мощности
Лампа накаливания 16
Галогеновая лампа 25-30
Ксеноновая лампа 40-45
Люминисцентная лампа 60-80
Как видно, уже на данный момент эффективность светодиодов в 2 раза выше, чем самых эффективных источников света - люминисцентных ламп.
Как правильно питать светодиоды
СВЕТОДИОДЫ ПИТАЮТСЯ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ! ЗАЯВЛЕНИЯ ТИПА "ДЛЯ ПИТАНИЯ СВЕТОДИОДА НУЖЕН СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ" ВКОРНЕ НЕВЕРНЫ!
ДЛЯ ПИТАНИЯ СВЕТОДИОДОВ НУЖЕН ИСТОЧНИК ТОКА.
Вначале я объясню - почему, а затем расскажу как проще это реализовать.
Итак, светодиод представляет из себя полупроводниковый прибор, при прохождении тока через который, начинает излучаться (вы думали свет? нет, не свет!) поток электронов. Свет, который излучает светодиод излучается не самим кристаллом, а слоем люминофора, которым он покрыт. Именно этот слой (люминофор) во многом определяет параметры светодиода: эффективность (читай - яркость) и спектр излучения (читай - цвет).
Поскольку кристалл светодиода - полупроводник, у него имеются свойственные полупроводникам типовые вольт-амперные характеристики:
* Для разных цветов свечения светодиодов применяются кристаллы с различным прямым рабочим напряжением
Как можно заметить, небольшому изменению напряжения соответствует очень большое изменение тока, которое и может вывести светодиод из строя!
Плюс к этому, как и свойственно полупроводникам, прямое напряжение светодиода зависит от температуры, и при нагреве оно уменьшается.
При питании светодиода от источника напряжения происходит следующее:
Мы включаем источник, напряжение на светодиоде в норме, ток в норме. Но кристалл начинает нагреваться, вследствие чего падение напряжения на диоде уменьшается, а ток - растет, т.к. постоянство напряжения поддерживается стабилизатором. Из-за возросшей потребляемой мощности светодиод начинает греться еще сильнее, и ток возрастает еще больше, и так до тех пор пока он не сгорит!
Как питать светодиод постоянным током?
Существует несколько вариантов, рассчитанных на различные области применения.
Вариант 1. Поставить стабилизатор тока, сделанный на основе линейного или импульсного стабилизатора напряжения. В продаже имеются уже готовые варианты стабилизаторов тока для питания светодиодов различной мощности (читай - с различными токами)
с различными диапазонами входных напряжений: от 1В для питания от
одной батарейки до 220В для питания напрямую от сети!
Стабилизаторы подразделяются на импульсные и линейные. Импульсные стабилизаторы обеспечивают преобразование входной мощности в мощность на диоде при КПД от 80 до 95%. Таким образом, высокое входное напряжения и малый ток преобразуются в низкое выходное напряжение и большой ток с минимальными потерями.
Линейный стабилизатор преобразует только напряжение! Если на входе у вас имеется напряжение 12В, а на выходе вам нужно получить 3.5В 350 мА для питания одного светодиода, то от сети такой преобразователь будет потреблять все те-же 350 мА, но только при 12В. Легко прикинуть, что КПД такого преобразователя будет не более 30%, что перекроет все преимущества от высокоэффективного источника света - светодиода. Но если данное решение применять в автомобиле, можно смириться даже с этим, т.к. Вы не ограничены в емкости батарей.
Вариант 2. Использовать обыкновенный резистор, включенный последовательно с одним или с несколькими последовательно включенными светодиодами. В этом случае необходимо учесть, что по по мере нагрева кристалла ток через диод(ы) будет увеличиваться, поэтому сопротивление этого резистора нужно уже изначально рассчитывать на более низкий (процентов на 10) стартовый ток.
Но при питании 1-3-5-ваттных использовать такое простое решение не получится хотя-бы из-за того, что некуда будет отводить тепло от резистора, а сам резистор придется взять на: (13.2 - 3.5)*0.35 = 4 Ватта. Вот и посчитайте сами: светодиод на 1 ватт, а на резисторе будет выделяться 4 Ватта!
Как правильно питать китайские светики на 20 мА
Последний описанный способ отлично подходит для стабилизации тока через светодиоды, питающиеся небольшими токами от стабильных источников напряжения при большом запасе падения на резисторе (то есть маленьком КПД).
Но только не в автомобиле! Автомобильный генератор и система зажигания создают в электросети большие выбросы напряжения (а при такой схеме увеличение напряжения приведет к увеличению тока), которые могут вывести из строя любой диод!
Поэтому я рекомендую либо делать линейный стабилизатор тока на 20 мА и включать 3 светодиода последовательно к его выходу, либо включать последовательно-параллельные цепочки по 2 светодиода в каждой через небольшие (50-100 Ом) сопротивления - они нужны для выравнивания токов в цепочках, т.к. эти светодиоды имеют разброс параметров.
В первом случае получим: 3*3,5В = 11.5В. Остальное напряжение будет "падать" на стабилизаторе.
Во втором: 2*3,5В + 0.02*50 = 8В. Остальное напряжение будет "падать" на стабилизаторе.
Я много раз пробовал включать светодиоды через резистор в авто. Ну чтож, могу сказать что все-таки включить можно! Но только не на максимальный ток, и тем более, не больше максимального, и обязательно с кондерами по питанию в каждой цепочке, а цепочки делать не более 2-х светодиодов! Вполне возможно, что данная конструкция будет жить долго и счастливо.
Вот схема простейшего линейного стабилизатора на КРЕН12А (он-же LM117 или 317). Стоит эта микросхема в пределах 20 рублей, имеет большой размер, всего 3 ножки и паяется "на коленке".
(Если картинка не открывается, см. [url="http://www.irls.narod.ru/bp/sn10.htm"]ЗДЕСЬ[/url] рис. 7)
Это схема для зарядки аккумуляторов постоянным током. Вместо аккумуляторной батареи (справа) нужно поставить светодиод(ы).
Ток вычисляется по формуле:
Iст.крен=Kст/R
Kст - некий коэффициент, в одном месте он указан равным 1.2, в другом - 2.4. Соответственно нужно проверять что на самом деле. Скорее всего, в КРЕН12 он один, а в LM117(317) - другой. Хотя, сдается мне, этот коэффициент - ни что иное, как разность напряжений м/у выходом и регулировочным входом (или минимально рабочее падения напряжения стабилизатора). Если это так, то для КРЕН12 этот коэффициент равен 1.4 - это я могу сказать абсолютно точно! К тому-же: 13.2 - 1.4 = 11.8, а падение напряжения на трех последовательно соединенных белых светодиодах будет 3.5*3 = 10.5,
что позволяет включать в авто по 3 диода в цепочку с минимальными потерями на стабилизаторе!
Замечу, что производителями высокоэффективных светодиодов официально разрешено включать их параллельно без каких-либо дополнительных резисторов!
Самый простой генератор тока: полевик с резюком