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LEDs. Merkmale des weißen LED-Netzteils. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / LEDs

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Lassen Sie uns genauer betrachten Leistungsmerkmale von weißen LEDs. Eine LED hat bekanntlich eine nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinie mit einem charakteristischen „Absatz“ im Anfangsabschnitt (Abb. 4.21).

Wie wir sehen können, beginnt die LED zu leuchten, wenn eine Spannung von mehr als 2,7 V an sie angelegt wird.

Achtung! Wenn die Schwellenspannung überschritten wird (über 3 V), beginnt der Strom durch die LED schnell anzusteigen und hier ist es notwendig, den Strom zu begrenzen und auf einem bestimmten Niveau zu stabilisieren.

Reis. 4.21. Strom-Spannungs-Kennlinie einer weißen LED

Der einfachste LED-Strombegrenzer ist Widerstand. Für die Beschaltung von LEDs gibt es mehrere Möglichkeiten. Sie sind in Stromkreise mit paralleler, serieller und gemischter Verbindung unterteilt. Bei sequentielle Verbindung LEDs (wie in Abb. 4.22 gezeigt) ist der durch die LEDs fließende Strom I gleich

Ziel der sequentiellen Schaltung ist es, entweder die Strahlungsleistung zu erhöhen oder die abgestrahlte Oberfläche zu vergrößern.

Reis. 4.22. Sequentielles LED-Schema

Die Nachteile der Reihenschaltung ist:

• Erstens steigt mit zunehmender Anzahl der LEDs auch die Versorgungsspannung, denn damit Strom durch in Reihe geschaltete LEDs fließen kann, muss die Bedingung Upit > Uvd1 + Uvd4 + Uvd3 erfüllt sein;
• Zweitens verringert eine Erhöhung der Anzahl der LEDs die Zuverlässigkeit des Systems. Fällt eine der LEDs aus, funktionieren alle in Reihe geschalteten LEDs nicht mehr.

Bei Parallelschaltung Bei LEDs fließt durch jeden Emitter ein separater Strom, der durch einen separaten Stromeinstellwiderstand eingestellt wird.

In Abb. Abbildung 4.23 zeigt eine Parallelschaltung von Sendedioden. Der von der Stromquelle verbrauchte Gesamtstrom ist in diesem Fall gleich

Reis. 4.23. LED-Parallelschema

Der Vorteil Die Parallelschaltung ist sehr zuverlässig, denn wenn einer der Emitter ausfällt, arbeiten die anderen weiter.

Begrenztheit:

• jede LED verbraucht einen eigenen Strom und der Energieverbrauch steigt;
• Verluste an den Stromeinstellwiderständen nehmen zu.

Am effektivsten ist gemischte (kombinierte) Reihen-Parallel-Verbindung, dargestellt in Abb. 4.24. Dabei ist die Anzahl der in Reihe geschalteten Emitter durch die Versorgungsspannung begrenzt und die Anzahl der Parallelzweige wird in Abhängigkeit von der erforderlichen Leistung gewählt.

Reis. 4.24. Schema der Serien-Parallel-Schaltung von LEDs

Wenn wir davon ausgehen, dass jeder Zweig den gleichen Strom verbraucht und daher alle Elemente des Stromkreises identisch sind, beträgt der Gesamtstrom, der von der Stromquelle in einer gemischten Verbindung verbraucht wird

wobei n die Anzahl der in einem Zweig in Reihe geschalteten LEDs ist; N ist die Anzahl der parallelen Zweige.

Die Mischschaltung umfasst die positiven Eigenschaften der Parallel- und Reihenschaltungsmöglichkeiten.

Aufgrund der Tatsache, dass der menschliche Sehapparat träge ist, werden bei der Stromversorgung häufig LEDs verwendet Impulsstrom. Aus dem Ausdruck wird der Wert des durchschnittlichen Impulsstroms bestimmt, der durch die LED fließt

Auf Abb. 4.25 zeigt die Zeitdiagramme des gepulsten Stroms.

Reis. 4.25. Impulsstrom-Zeitdiagramme

Wenn die Impulsdauer und die Pausendauer angegeben werden, kann der maximal zulässige Wert des Impulsstroms ermittelt werden:

wobei Inom der Nennstrom der LED ist.

Wie bereits erwähnt, ist ein Widerstand das Element, das den durch die LED fließenden Strom begrenzt. Bei konstanter Versorgungsspannung ist es jedoch sinnvoll, einen Widerstand zu verwenden. In der Praxis kommt es häufig vor, dass die Spannung nicht stabil ist, beispielsweise sinkt die Batteriespannung beim Entladen über einen größeren Bereich. In diesem Fall wird es häufig verwendet lineare Stromstabilisatoren.

Der einfachste lineare Stromstabilisator kann auf weit verbreiteten Mikroschaltungen wie KR142EN12(A), LM317 (und ihren zahlreichen Analoga) montiert werden, wie in Abb. 4.26.

Reis. 4.26. Schema des einfachsten linearen Stromstabilisators

Der Widerstand R wird im Bereich von 0,25–125 Ohm ausgewählt, während der Strom durch die LED durch den Ausdruck bestimmt wird

Der Aufbau solcher Stromstabilisatoren ist einfach (eine Mikroschaltung und ein Widerstand), kompakt und zuverlässig. Die Zuverlässigkeit ist außerdem auf ein entwickeltes Überlast- und Überhitzungsschutzsystem zurückzuführen, das in den Stabilisatorchip integriert ist.

Um Ströme ab 350 mA zu stabilisieren, können Sie leistungsstärkere Mikroschaltungen von Linearreglern mit geringem Spannungsabfall der Serien 1083, 1084,1085, 142 verschiedener Hersteller oder inländische Analoga KR22EH24A/26A/XNUMXA verwenden.

Aber lineare Stromstabilisatoren haben erhebliche Nachteile:

• geringe Effizienz;
• große Verluste starke Erwärmung beim Einstellen großer Ströme.

Daher werden derzeit zunehmend Impulswandler und Stabilisatoren zur Stromversorgung von LEDs und LED-Modulen eingesetzt. In Abb. Abbildung 4.27 zeigt das Aussehen des LED-Moduls und der Sekundäroptik.

Reis. 4.27. Aussehen des LED-Moduls und der Sekundäroptik

Zu beachten ist, dass die LEDs und der Stromwandler strukturell auf einer einzigen Platine aufgebaut sind.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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