Двухцветные светодиоды

Схема управления двухцветным светодиодом на таймере 555

достаточно простая и легкая схема для управления двухцветным светодиодом. В этом случае зеленый и красный цвета включаются попеременно.

Управление двухцветными светодиодами на микросхеме 555

Принцип работы трехцветного светодиода

Для трехцветных светодиодов предусмотрено несколько иное расположение. Он имеет общий катод и два анодных вывода.

Он может включать два светодиода одновременно. При этом одновременно могут гореть красная и зеленая лампочки, и мы увидим результат совместной работы – желтую.

С помощью импульсного модулятора (специального устройства) меняется интенсивность свечения, а это меняет цветовой тон светодиода. Для предотвращения перегрузки каждый диод имеет свое сопротивление.

Трехцветная схема более востребована, чем двухцветная, и это понятно. При том же наборе источников возможностей значительно больше. Такое расположение позволяет собирать дешевые лампы, меняющие свет в широком диапазоне.

Еще больше тонов, включая белый свет, достигается сборкой схемы с тремя разноцветными светодиодами это известно
Схема RGB с общим анодом.
Внешне трехцветную лампу сразу узнают по наличию четырех выводов, к тому же на нее обязательно наносится соответствующая маркировка.

Теоретически можно объединить много кристаллов в корпусе или на одной плате и получить разноцветные светодиоды. Но на практике используется одна из трех перечисленных выше цветовых схем.

Рабочий принцип двухцветных светоизлучающих диодов

Принцип работы двухконтактных компонентов прост. Цвет свечения меняется параллельно с изменением полярности соединения.

Это означает, что цвет полностью определяется направлением течения. При подаче плюса на один из выводов начинает светиться один кристалл, другой запирается.

После смены полярности закрытый начинает светиться, светящийся запирается. Такая схема используется в индикаторах, работающих от переменного напряжения. Двухцветные диоды включены параллельно и встречно, ток уменьшается резистором.

Эти элементы часто устанавливаются в кнопочные выключатели, с помощью которых меняется цвет свечения.

Так как цвет свечения светодиодов ненасыщенный и тусклый, образуется оттенок, трудно определяемый человеком при комбинировании. Еще одной характеристикой является изменение оттенка при взгляде на источник света под разными углами.

Ситуация меняется, когда мы говорим о двухцветном светодиоде с тремя выводами в сочетании с микроконтроллером. Этот макет позволяет включать каждый цвет отдельно и оба одновременно.

При подключении к ШИМ-цепи регулятора появляется возможность изменять яркость свечения каждого кристалла для добавления большего количества оттенков.

Детали

В схемах, показанных здесь, можно использовать практически любой светодиод. Желательно сверхлегкий. Мигающие светодиоды, включенные в последовательные цепи, должны быть одного цвета.

Двух- или трехцветный мигающий светодиод тоже не мигает, а меняет цвета и не создает значительных импульсов в цепи, поэтому включенные последовательно с ним немигающие светодиоды мигать не будут. В лучшем случае их свечение будет лишь мерцать.

У всех новых светодиодов (не выпаянных из платы) анод помечен более длинным проводом. А короткий — это катод. Для впаянных нужно проверить мультиметром разводку выводов (т.к общие диоды звонятся).

Важные выводы

Радиолюбители используют двухцветные светодиоды в различных самодельных осветительных приборах:

• «Электронное сердце» с таймером 555 и генератором для украшения помещений во время различных торжеств;
• макеты железнодорожных переездов;
• регуляторы яркости для изделий из светодиодов;
• мигающие регуляторы;
• «Рулетка» (крутящийся круг) на основе таймера 555;
• 3D куб на базе чипа 4020;
• сигнальные лампы для велосипедов, закрепленные на шлеме;
• линейные светильники для подсветки растений.

Дома любое устройство должно быть спроектировано таким образом, чтобы регулярно светился нейтральный цвет. Он почти всегда зеленый и сигнализирует о подключении к источнику питания.

Другой вариант — установить каждый диод в отдельное место и ввести режим, включающий полное свечение. Если вы делаете лампы из двухцветных диодов, то нужно знать, что самостоятельный монтаж может привести к неожиданному спектру свечения.

Если источник света перегорает, всю систему необходимо реконструировать.

схема управления двухцветными светодиодами до 1А

Схема управления двухцветными светодиодами на контроллере

Схема управления двухцветным светодиодом выполнена на микросхеме TA7291P с двумя выходами OUT и двумя входами IN. К выходу подключаем два диода или двухцветный диод с выходом не менее 1А. Если логика на входах одинаковая, потенциалы на выходах одинаковые, соответственно светодиод не горит.

При разных логических уровнях на входах микросхема работает следующим образом. Если на одном из входов, например IN1, низкий логический уровень, выход OUT1 подключается к общему проводу. Катод светодиода HL2 через резистор R2 также подключен к общему проводу. Напряжение на выходе OUT2 (при наличии логической единицы на входе IN2) в этом случае зависит от напряжения на входе V_ref, что позволяет регулировать яркость светодиода HL2.

При этом напряжение V_ref получается из импульсов ШИМ от микроконтроллера с помощью интегрирующей цепи R1C1, которая регулирует яркость подключенного к выходу светодиода. Микроконтроллер также управляет входами IN1 и IN2, которые позволяют получить большое разнообразие оттенков света и алгоритмов управления светодиодом. Сопротивление резистора R2 рассчитывается исходя из максимально допустимого тока светодиодов.

Подключение мигающих и многоцветных светодиодов

Внешне мигающие светодиоды ничем не отличаются от обычных аналогов и могут мигать одним, двумя или тремя цветами по заданному производителем алгоритму. Внутреннее отличие заключается в наличии другой подложки под корпусом, на которой размещен встроенный генератор импульсов.

Как правило, номинальный рабочий ток не превышает 20 мА, а падение напряжения может варьироваться от 3 до 14 В. Поэтому перед подключением мигающего светодиода необходимо ознакомиться с его характеристиками. Если их нет, узнать параметры можно опытным путем, подключив регулируемый блок питания 5-15 В через резистор 51-100 Ом.

В многоцветном корпусе RGB-светодиода имеется 3 независимых зеленого, красного и синего кристалла. Поэтому при расчете значений сопротивления необходимо помнить, что каждому цвету свечения соответствует свое падение напряжения.

При изготовлении различных электронных конструкций часто используется светодиод, например в устройствах для индикации или сигнализации работы оборудования. Все наверное работали с обычными индикаторными светодиодами, но не все используют двухцветный светодиод с двумя проводами, т.к мало кто из начинающих электронщиков знает о нем. Поэтому я немного расскажу об этом, и конечно двухцветный светодиод мы подключим к сети 220 В переменного тока, так как эта тема по непонятным мне причинам вызывает повышенный интерес.

И тогда мы знаем, что «обычный» светодиод пропускает ток только в одном направлении: когда на анод подается плюс, а на катод — минус источника тока. Если вы поменяете полярность источника напряжения, ток не будет течь.

Характеристика двухцветных диодов с двумя и тремя выходами

Двухцветный диод имеет 2 кристалла, соединенных встречно-параллельно. Корпус имеет стандартные размеры DIP и SMD с двумя или тремя выводами. В первом варианте каждый вывод выступает анодом одного кристалла и катодом другого. Такой источник излучает 2 или 3 цвета. Третье достигается одновременным отжигом обоих кристаллов.

Возможные цветовые сочетания:

Падение напряжения зависит от цвета кристалла:

Важно! Двухцветный светодиод всегда можно заменить двумя микросхемами разных цветов, соединенными по правильной схеме.

Если у двухцветного светодиода 2 контакта, кристаллы соединены встречно-параллельно. В конструкции с общим анодом или катодом установлены 2 светодиода разного цвета.

В двухпроводных микросхемах общий контакт чаще всего расположен посередине корпуса, но бывают и исключения. Определить полярность можно омметром.

Цвета кристаллов выбраны в соответствии с правилами эргономики. Зеленый обычно указывает на нормальную работу оборудования, красный – на аварийную ситуацию. Цвет ожидания желтый. Синие кристаллы используются для освещения темных поверхностей.

Принцип работы двухцветных светодиодов

Принцип работы элементов с двумя выводами прост. Цвет свечения меняется одновременно с изменением полярности соединения. Это означает, что цвет полностью зависит от направления течения. При подаче плюса на один из выводов начинает светиться один кристалл, другой запирается. После смены полярности заблокированный начинает светиться, светящийся запирается.

Такая схема используется в индикаторах, работающих от переменного напряжения. Двухцветные диоды включены параллельно и встречно, ток ограничивается резистором. Такие элементы часто монтируются в кнопочные выключатели, с помощью которых меняется цвет свечения.

Поскольку цвет свечения светодиодов ненасыщенный и тусклый, образуется оттенок, трудно определяемый человеком при смешивании. Еще одна особенность — изменение оттенка при взгляде на источник света под разными углами.

RGB светодиоды управляемые по OWI (One Wire Interface)

Упаковка: В блистерной ленте на катушке диаметром 180 мм по 1000 штук двухцветных светодиодов WS2812B-B.

Параметр	Символ	Область	Обозначение
Напряжение питания	Исполнительный директор	+3,5…5,3	НА
Входное напряжение	Мы	-0,5…Vdd+0,5	НА
Диапазон рабочих температур	Верхний	-25…+80℃	℃

Светящийся цвет	Тип светодиода	Доминирующий диапазон излучения (нм)	Яркость (мкд)	Напряжение (В)
Красный	13CBAUP	620-630	550-700	1,8-2,2
Зеленый	13CGAUP	515-530	11:00-14:00	3,0-3,2
Синий	10R1MUX	465-475	200-400	3,0-3,4

Двухцветные и трехцветные светодиоды представляют собой совокупность светодиодов, собранных в одном прозрачном корпусе. Комбинации включения светодиодов позволяют добиться цветов в широком диапазоне оптических длин волн, в отличие от одиночных светодиодов, излучающих свет в узком диапазоне.

Маломощные диодные сборки широко используются при разработке электронной техники, но при производстве обычных полупроводниковых диодных сборок в корпусе устанавливается полупроводниковая микросхема, на которой выращиваются одна или несколько диодных структур. Многоцветный светодиод состоит из нескольких отдельных полупроводниковых светодиодных чипов.

Самые простые схемы подключения двухцветных светодиодов

Да и вообще, я знаю, что работа с микроконтроллерами многих пугает, поэтому приведу еще несколько обходных путей для управления двухцветным светодиодом без всяких «наворотов».

Первая — схема подключения двухцветного диода двумя проводами:

2-х цветное светодиодное управление

Следующая схема предназначена для двухцветного светодиода на трех контактах:

Схема двухцветного светодиода с тремя контактами

Самая полная, но многим покажется сложной, информация о двухцветных светодиодах находится на этой странице

Применение

Основная область применения rgb-светодиодов – создание световых эффектов для рекламы, сценическое оформление концертных площадок, зрелищных мероприятий, праздничное оформление зданий, освещение фонтанов, мостов, памятников. Интересные результаты достигаются при использовании светодиодов rgb для дизайнерского светового оформления интерьеров. Для этих целей налажен выпуск разнообразного светотехнического оборудования на основе rgb и rgbw — диодной технологии, ассортимент которой продолжает расширяться и завоевывать новые области использования.

Область использования

Свойства спектра излучения не мешают светодиодам двойного свечения найти область применения. Применяются светодиодные индикаторы на основе двухцветных диодов:

• в рекламе;
• в системах сигнализации (светофоры, мигалки, указатели, электронные табло);
• в электродвигателях (для определения направления вращения);
• при отделке помещений;
• в телефонах, планшетах, фотоаппаратах;
• в зарядке различных аккумуляторов;
• для тюнинга автомобилей.

Обратите внимание на следующее! Двухцветная лампа с цоколем Н7 устанавливается в фары ближнего света (белый) и дальнего света (желтый) автомобилей, с цоколем PY21W или P21W — в поворотники (красный) и габариты (желтый).

В бытовых условиях венок можно сделать из двухцветных светодиодов.

Один цвет горит в положительный полупериод, другой — в отрицательный.

Двухцветный светодиод с двумя выводами

При изготовлении различных электронных конструкций часто используется светодиод, например в устройствах для индикации или сигнализации работы оборудования. Все наверное работали с обычными индикаторными светодиодами, но не все используют двухцветный светодиод с двумя проводами, т.к мало кто из начинающих электронщиков знает о нем. Поэтому я немного расскажу об этом, и конечно двухцветный светодиод мы подключим к сети 220 В переменного тока, так как эта тема по непонятным мне причинам вызывает повышенный интерес.

И тогда мы знаем, что «обычный» светодиод пропускает ток только в одном направлении: когда на анод подается плюс, а на катод — минус источника тока. Если вы поменяете полярность источника напряжения, ток не будет течь.

Двухцветный двухпроводной светодиод состоит из двух встречно-параллельно соединенных диодов, размещенных в общем корпусе. При этом корпус, а точнее объектив, имеет стандартные размеры и тоже всего два выхода.

Особенность в том, что каждый провод светодиода выступает анодом одного светодиода и катодом другого.

Если на один вывод подать плюс, а на другой минус источника питания, то один светодиод будет заперт, а другой загорится, например зеленым.

При изменении полярности источника питания зеленый светодиод гаснет, а красный светодиод загорается.

Двухцветные светодиоды доступны в следующих цветовых комбинациях:

Читайте также: Работа с электрическим током: что это такое, формулы, примеры задач

Как подключить двухцветный светодиод с двумя выводами к сети 220 В

Такой светодиод удобно использовать на переменном токе, так как нет необходимости использовать обратный диод. Поэтому для подключения двухцветного светодиода к сети 220 В переменного тока достаточно просто добавить токоограничивающий резистор.

Здесь следует сразу поправить, что номинальное напряжение в сети, оно же и в розетке, по состоянию на октябрь 2015 года нам уже не известно 220 В, а 230 В. Эти и другие данные отражены в ГОСТ 29433-2014. В этом же стандарте приведены допустимые отклонения от номинального значения напряжения 230 В:

— номинальное значение 230 В;

— максимальное 253 В (+10 %);

— не менее 207 В (-10 %);

— минимум под нагрузкой 198 В (-14 %).

Исходя из этих предположений, необходимо рассчитывать сопротивление токоограничивающего резистора из таких соображений, чтобы он не перегревался и через светодиод протекал достаточный ток для нормального свечения при максимально допустимых колебаниях напряжения в сети.

Расчет токоограничивающего резистора

Следовательно, даже если номинальное значение тока равно 20 мА, за расчетное значение тока двухцветного светодиода примем 7 мА = 0,007 А. При этом значении он светится нормально, так как яркость светодиода не прямо пропорциональна протекающему через него току.

Определим сопротивление токоограничивающего резистора при номинальном напряжении в розетке 230 В:

R = U/I = 230 В/0,007 А = 32857 Ом.

Из стандартного ряда значений сопротивления выбираем 33 кОм.

Теперь рассчитаем мощность потерь резистора:

P = I 2 R = 0,007 2 ∙ 33000 = 1,62 Вт.

Принимаем резистор на 2 ватта.

Пересчитаем на случай максимально допустимого напряжения при данном значении сопротивления резистора:

I = U/R = 253/33000 = 0,0077 А = 7,7 мА.

P = I 2 R = 0,0077 2 ∙ 33000 = 1,96 Вт.

Как видите, при увеличении напряжения на допустимые 10%, ток также увеличится на 10%, но потери мощности резистора не превысят 2 Вт, поэтому перегреваться он не будет.

Как рассчитать ограничительный резистор

• R — сопротивление ограничительного резистора в Омах;
• Uпит — напряжение питания в вольтах;
• Uпад – напряжение питания светодиода;
• I — номинальный ток светодиода в амперах.

Если мощность резистора будет значительно меньше необходимой, он просто сгорит из-за перегрева.

Фотодиоды со сдвоенными светодиодами

В этом разделе представлены кремниевые фотодиоды, которые рекомендуется использовать в паре со сдвоенными светодиодами, состоящими из 660-нм (красного) светодиода и дополнительного ИК-светодиода, например, 880-нм, 895-нм, 905-нм или 940-нм. Такая пара фотодиодов — двойной светодиод широко используется для логометрических измерений, например, в медицинских аналитических приборах и устройствах контроля. Их также можно использовать там, где требуется разумный источник света с двумя длинами волн.

Предлагаются две конфигурации выводов: три вывода с общим анодом или катодом; два провода соединены параллельно на задней стенке корпуса. В качестве домика предлагается пластиковый домик или керамическая подложка. Соответствующие фотодиоды для двойных светодиодов оптимизированы по спектру для максимальной чувствительности при 660 нм, а также в ближней ИК-области спектра. Они имеют низкую емкость и низкий темновой ток, а также доступны в трех размерах активной области, упакованные в пластиковый корпус или на керамическую подложку.

Технические параметры фотодиодов, рекомендуемые для сдвоенных светодиодов:

Модель	Активная область	Спектральный диапазон, нм	Эмоции на 600 нм, А/Вт	Эмоции на 900 нм, А/Вт	Темновой ток, нА	Емкость, пФ	Обратное смещение, В	Тело, ноги/тип
Площадь, мм2	Размер и т.д.
PIN-0.81-CSL	0,81	1,02	350-1100	0,33	0,55	2	2	20	60/млт
ПИН-0,81-ЛЛС	0,81	1,02	350-1100	0,33	0,55	2	2	20	62 / керамика
PIN-4.0-CSL	3,9	2,31 х 1,68	350-1100	0,33	0,55	5	10	20	60/млт
ПИН-4.0-ЛЛС	3,9	2,31 х 1,68	350-1100	0,33	0,55	5	10	20	62 / керамика
PIN-8.0-CSL	8.4	2,9	350-1100	0,33	0,55	10	25	20	60/млт
ПИН-8.0-ЛЛС	8.4	2,9	350-1100	0,33	0,55	10	25	20	62 / керамика
PIN-0.81-CSL	0,81	1,02	350-1100	0,33	0,55	2	2	20	60/млт
ПИН-0,81-ЛЛС	0,81	1,02	350-1100	0,33	0,55	2	2	20	62 / керамика
PIN-4.0-CSL	3,9	2,31 х 1,68	350-1100	0,33	0,55	5	10	20	60/млт
ПИН-4.0-ЛЛС	3,9	2,31 х 1,68	350-1100	0,33	0,55	5	10	20	62 / керамика

Названия двойных светодиодов:

Модель	Длина волны светодиода №1, нм	Длина волны светодиода №2, нм	Тело, ноги/тип
ДЛЭД-660/880-ЦСЛ-2	660	880	64 / керамика
ДЛЭД-660/880-ЛЛС-2	660	880	64 / керамика
ДЛЭД-660/895-ЦСЛ-2	660	895	64 / керамика
ДЛЭД-660/895-ЛЛС-2	660	895	64 / керамика
ДЛЭД-660/905-ЦСЛ-2	660	905	64 / керамика
ДЛЭД-660/905-ЦСЛ-3	660	905	64 / керамика
ДЛЭД-660/905-ЛЛС-2	660	905	64 / керамика
ДЛЭД-660/905-ЛЛС-3	660	905	64 / керамика
ДЛЭД-660/940-ЦСЛ-3	660	940	64 / керамика
ДЛЭД-660/940-ЛЛС-3	660	940	64 / керамика

Технические параметры двойных светодиодов:

ВЕЛ	Пиковая длина волны, нм	Прямое напряжение, В	Обратное напряжение, В	Лучистый поток, мВт	Ширина спектральной линии, нм
LED-660	660	2,4	5	1,8	25
LED-880	880	2	5	1,5	80
LED-895	895	1,7	5	2	50
LED-905	905	1,7	5	2	50
LED-935	935	1,5	5	1,5	50
LED-940	940	1,5	5	1,5	50

Включение светодиодов от блока питания

Речь идет об источниках питания (БП), работающих от сети переменного тока 220 В. Но даже они могут сильно отличаться друг от друга по выходным параметрам. Он может стать:

• источники переменного напряжения, внутри которых находится только понижающий трансформатор;
• нестабилизированные источники постоянного напряжения (ИПН);
• стабилизированные ИЦП;
• стабилизированные источники постоянного тока (драйверы светодиодов).

К любому из них можно подключить светодиод, дополнив схему необходимыми радиоэлементами. В качестве источника питания чаще всего используются стабилизированные БП на 5 В или 12 В. Такой тип БП означает, что при возможных колебаниях сетевого напряжения, а также при изменении тока нагрузки на заданном участке выходное напряжение не изменится. Это преимущество позволяет подключать светодиоды к БП только с помощью резисторов. И именно этот принцип включения реализован в схемах со световыми индикаторами.

 

Подключение мощных светодиодов и светодиодных матриц необходимо производить через стабилизатор тока (драйвер). Несмотря на их более высокую стоимость, только так можно гарантировать стабильную яркость и длительную работу, а также избежать преждевременной замены дорогостоящего светоизлучающего элемента.

 

Такое подключение не требует дополнительного резистора, а светодиод подключается напрямую к выходу драйвера в зависимости от условий:

• Idriver — водитель, действующий по паспорту, А;
• ILED — номинальный ток светодиода, А.

Если условие не выполняется, подключенный светодиод перегорит из-за перегрузки по току.

В качестве источника питания можно использовать даже пальчиковую батарейку на 1,5 В, но для этого нужно собрать небольшую электрическую схему, позволяющую увеличить напряжение питания до нужного уровня. Как это сделать, вы можете узнать из статьи «Как подключить светодиод от батарейки 1,5 В».

Виды

Для адаптации к различным вариантам схемы управления RGB-диоды выпускаются в нескольких модификациях:

• Версия с общим катодом
• Версия с общим анодом
• Без общего анода или катода, с шестью проводами

В первом случае светодиод управляется сигналами положительной полярности, подаваемыми на аноды, во втором — отрицательными импульсами, подаваемыми на катоды. Третья модификация конструкции допускает все варианты коммутации и обычно изготавливается в виде SMD-компонента.

Правильная схема подключения светодиодов: последовательно или параллельно

Наиболее правильное соединение нескольких светодиодов последовательное. Сейчас объясню почему.

Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является рабочий ток. Именно ток через светодиод определяет эффект (и, следовательно, яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу из строя светодиода – быстрому перегоранию или постепенному необратимому разрушению (деградации).

Мощность — это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (паспорте). И уже в зависимости от тока на светодиоде будет какое-то напряжение. Напряжение также можно найти в справочных данных, но оно обычно указывается в виде определенного диапазона, потому что оно вторично.

Например, давайте посмотрим на техпаспорт светодиода 2835:

Как видите, прямой ток указан четко и определенно — 180 мА. А вот напряжение питания светодиодов при этом токе имеет некоторый разброс — от 2,9 до 3,3 вольта.

Получается, что для установки нужного режима работы светодиода необходимо обеспечить протекание через него определенного тока. Поэтому для управления светодиодами нужно использовать источник тока, а не источник напряжения.

Источник тока (или генератор тока) — источник электрической энергии, поддерживающий постоянное значение тока через нагрузку за счет изменения напряжения на выходе.

Если, например, сопротивление нагрузки увеличивается, источник тока автоматически увеличивает напряжение так, чтобы ток через нагрузку оставался неизменным, и наоборот.

Источники питания, которые управляют светодиодами, также называются драйверами.

Конечно, к светодиоду можно подключить стабилизированный источник напряжения (например, выход лабораторного блока питания), но тогда нужно точно знать, какого значения должно быть напряжение для получения заданного тока через светодиод.

Например, в нашем примере со светодиодом 2835 на него можно подать около 2,5 В и постепенно увеличивать напряжение до тех пор, пока ток не станет оптимальным (150-180 мА).

Сделать это можно, но в этом случае нужно подстраивать выходное напряжение блока питания для каждого конкретного светодиода, т.к все они имеют технологический разброс параметров. Если подключить светодиод 3.

1В, вы получили максимальный ток 180 мА, это не значит, что поменяв светодиод на точно такой же из той же партии, вы его не сожжете (т.к ток через него при напряжении 3.

1B может легко превысить максимально допустимое значение).

Кроме того, необходимо очень точно поддерживать напряжение на выходе блока питания, что предъявляет определенные требования к схеме. Превышение указанного напряжения всего на 10% почти гарантированно приведет к перегреву и выходу из строя светодиода, так как ток превысит все мыслимые значения.

Вот прекрасная иллюстрация вышеизложенного:

Поэтому самым правильным и простым решением будет использование драйвера питания (он же источник питания) для подключения светодиодов. И тогда будет совершенно неважно, какой светодиод вы возьмете и какое постоянное напряжение на нем будет. Вам просто нужно найти драйвер для нужной мощности и готово.

Теперь вернемся к основному вопросу статьи — почему все-таки последовательное подключение, а не параллельное? Давайте посмотрим, в чем разница.

Как выбрать нужный драйвер?

Здесь все очень просто. Есть только три варианта на выбор:

1. выходной ток;
2. максимальное выходное напряжение;
3. минимальное выходное напряжение.

Выходной (рабочий) ток светодиодного драйвера является важнейшей характеристикой. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.

Например, в нашем распоряжении было 10 штук полноспектральных светодиодов для фитолампы:

Номинальный ток этих диодов 700 мА (взято из справочника). Поэтому нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуть меньше для продления срока службы светодиодов.

Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем общее прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов постоянное напряжение находится в пределах 3…4 вольта. Берем максимум: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен иметь возможность выдавать не менее 40 вольт.

Таким образом, минимальное напряжение рассчитывается из минимального прямого напряжения на светодиодах. То есть оно не должно быть больше 3В х 10 = 30 Вольт. Другими словами, наш драйвер должен уметь снижать выходное напряжение до 30 вольт (или ниже).

Поэтому надо выбирать схему драйвера, рассчитанную на ток 650 мА (пусть он будет чуть меньше номинального) и способную при необходимости выдавать напряжение в пределах от 30 до 40 вольт.

Поэтому для наших целей подойдет что-то вроде этого:

Конечно, при выборе драйвера всегда можно расширить диапазон напряжений в любую сторону. Например, вместо драйвера с выходом 30-40 В отлично подойдет тот, который выдает от 20 до 70 вольт.

Примеры драйверов, идеально совместимых с разными типами светодиодов, приведены в таблице:

Светодиоды Какой нужен драйвер

60 мА, 0,2 Вт (смд 5050, 2835)	см схему на TL431
150 мА, 0,5 Вт (СМД 2835, 5630, 5730)	драйвер 150мА, 9-34В (можно подключить от 3 до 10 светодиодов одновременно)
300мА, 1Вт (смд 3528, 3535, 5730-1, светодиод 1Вт)	драйверы 300мА, 3-64В (для 1-24 светодиодов, соединенных последовательно)
700 мА, 3 Вт (светодиод 3 Вт, фито-светодиод)	драйвер 700мА (на 6-10 светодиодов)
3000 мА, 10 Вт (XML2 T6)	драйвер 3А, 21-34В (на 7-10 светодиодов) или см схему

Кстати, для правильного подключения светодиодов совсем не обязательно покупать готовый драйвер, можно просто взять подходящий блок питания (например, зарядку от телефона) и накрутить на транзистор простейший стабилизатор тока или на LM317 к нему.

Схема подключения светодиода

В классической схеме рекомендуется подключение через токоограничивающий резистор. На самом деле, правильно подобрав сопротивление или индуктивное сопротивление, можно подключить диод, рассчитанный на напряжение питания 3В, даже в сеть переменного тока.

Основным требованием к параметрам мощности является ограничение по току схемы.

Поскольку сила тока является параметром, отражающим плотность потока электронов через проводник, то при превышении этого параметра диод просто взорвется из-за мгновенного и значительного тепловыделения на полупроводниковом кристалле.

Как рассчитать ограничительный резистор

Расчет сопротивления резистора

Расчет мощности резистора

• R — сопротивление ограничительного резистора в Омах;
• Uпит — напряжение питания в вольтах;
• Uпад – напряжение питания светодиода;
• I — номинальный ток светодиода в амперах.

Если мощность резистора будет значительно меньше необходимой, он просто сгорит из-за перегрева.

Включение светодиода через блок питания без резистора

У меня уже несколько лет настольная лампа заменена на светодиодную. В качестве источника света используются шесть ярких светодиодов, а в качестве источника питания — старое зарядное устройство от мобильного телефона Nokia. Вот моя схема подключения светодиодов:

Номинальное напряжение диодов 3,5В, ток 140мА, мощность 1Вт.

Если выбран внешний источник питания, требуется ограничение тока. Для подключения этих светодиодов к современным зарядным устройствам с напряжением питания 5В 1-2А потребуется ограничительный резистор.

Чтобы адаптировать эту схему к зарядному устройству 5В, используйте резистор 10-20 Ом 0,3А.

Если у вас есть другой блок питания, убедитесь, что он имеет схему стабилизации питания.

Схема зарядного устройства мобильного телефона

Блок питания для большинства низковольтных бытовых приборов

Как включить светодиод в сеть переменного тока

Если при подключении светодиода к источнику постоянного тока электроны движутся только в одном направлении, и достаточно ограничить ток резистором, то в сети переменного напряжения направление движения электронов постоянно меняется.

При прохождении положительной полуволны ток, проходя через резистор, гасящий избыточную мощность, включит источник света. Отрицательная полуволна пройдет через закрытый диод. У светодиодов обратное напряжение небольшое, около 20В, а амплитудное напряжение сети около 320В.

Некоторое время полупроводник будет работать в таком режиме, но в любой момент возможен обратный пробой кристалла. Чтобы этого избежать, перед источником света устанавливают обычный выпрямительный диод, который выдерживает обратный ток до 1000 В. Он не будет вносить в электрическую цепь обратную полуволну.

Схема подключения переменного тока на рисунке справа.

Мигающий

Особенностью конструкции мигающего светодиода является то, что каждый контакт является одновременно катодом и анодом. Внутри него находятся два светоизлучающих кристалла с разной полярностью. Если такой источник света подключить через понижающий трансформатор к сети переменного тока, то он будет мигать с частотой 25 раз в секунду.

Для разной частоты мигания используются специальные драйвера. Сейчас такие диоды больше не используются.

Разноцветный

Многоцветный светодиод — два или более диода, объединенных в одном корпусе. Такие модели имеют один общий анод и несколько катодов.

Изменяя яркость каждой матрицы через специальный драйвер питания, можно добиться любого свечения накаливания.

При использовании таких элементов в самодельных схемах не забывайте, что разноцветные кристаллы имеют разное напряжение питания. Этот момент также необходимо учитывать при подключении большого количества разноцветных светодиодных источников.

Другой вариант — диод со встроенным драйвером. Такие модели могут быть двухцветными с поочередным включением каждого цвета. Частота мигания задается встроенным драйвером.

Более продвинутый вариант — RGB-диод, меняющий цвет по предустановленной в чипе программе. Здесь возможности освещения ограничены только фантазией производителя.

Гирлянда на светодиодах

На рис. 9 показана цепочка из восьми светодиодов. Номинальное падение напряжения на каждом составляет ок. 2В. Резистор R1 ограничивает ток.

А питать гирлянду можно от источника с напряжением 20-25В. Чтобы венок замигал, достаточно, чтобы замигал один из светодиодов. HL1 прерывает ток в цепи во время мигания, благодаря чему остальные семь светодиодов также мигают одновременно.

Рис. 9. Макет самодельной гирлянды из восьми светодиодов.

На рис. 10 показана гирлянда, состоящая из практически неограниченного количества светодиодов. Здесь светодиоды соединены параллельно (через токоограничивающие резисторы). Это значит, что каждый из них живет своей жизнью и никак не влияет на работу остальных.

Здесь можно использовать самые разные светодиоды — разного цвета, мигающие и немигающие. При этом не мигающие будут гореть равномерно, а мигающие будут мигать.

Можно поставить двух- или трехцветный проблеск — они будут переливаться разными цветами. В общем венок будет сверкать, сверкать. очень красиво. И чем разнообразнее светодиоды, тем красивее.

Рис. 10. Оформление венка, состоящего из практически неограниченного количества светодиодов.

Но мощность блока питания тоже надо учитывать. Если с резисторами сопротивлением 510 Ом и напряжением питания 12В (или от 6 до 18В) ток через каждый светодиод будет где-то 0,02А.

То есть, если светодиодов десять, то ток 0,2А, а если этот венок из ста светодиодов, то ток будет целых 2 А. Поэтому выбирайте источник, способный дать необходимый ток. Например, сетевой адаптер от ноутбука обеспечивает ЗА, а блок питания игровой приставки Денди всего 0,3 А (300 мА).

Таким образом, блок Dandy может управлять только 15 светодиодами. Однако сопротивление резисторов можно увеличить. Тогда ток уменьшится (по закону Ома), но и яркость светодиодов уменьшится.

Но количество светодиодов можно увеличить без увеличения тока. На рисунке 11 показан венок, подобный изображенному на рисунке 10. Но в нем светодиоды соединены по три последовательно.

Такая гирлянда может питаться от напряжения 9-18В, а потребляет ток всего около 0,02А на каждую тройку светодиодов. Это утроило количество светодиодов при том же энергопотреблении. При этом, чтобы мигали три светодиода, достаточно, чтобы у него был один мигающий светодиод.

Рис. 11. Композиция со светодиодной гирляндой, где светодиоды соединены последовательно по три.

Каждая ветвь (рис. 11) может иметь больше или меньше трех светодиодов. Важно, чтобы общее падение напряжения светодиодов было как минимум на 10% меньше напряжения источника питания, иначе светодиоды не будут гореть или будут светиться очень тускло.

Сопротивление гасящего резистора, включенного последовательно со светодиодом или светодиодами, должно быть выбрано таким, чтобы ток через светодиод был не больше допустимого для него значения, но чтобы свечение было достаточно ярким.

Демпфирующее сопротивление для цепи со светодиодами можно рассчитать по формуле:

R = (U — Uc)/1, где U — напряжение питания.

Uc — полное падение напряжения последовательно соединенных светодиодов, I — ток.

Например, напряжение питания 12В, три светодиода соединены последовательно, с падением напряжения 1,9В, 2,4В и 2,1В. Требуемый ток через светодиоды 17 мА.

Считаем Uc=1,9+2,4+2,1=6,4В. Затем вычисляем R = (12 — 6,4)/0,017 = 329,4 Ом, то есть нам нужен резистор на 330 Ом.

В этой формуле разность (U — Uc) не должна быть отрицательной или равной нулю. Это означает, что напряжение питания всегда должно быть больше, чем падение напряжения на светодиодах.

Однако необходимо также учитывать, что при наличии в цепи мигающего светодиода напряжение питания не должно превышать максимально допустимого для мигающего светодиода, находящегося в выключенном состоянии.

К сожалению, этот параметр не всегда приводится в справочниках, но подавляющее большинство мигающих светодиодов нормально выдерживают прямое напряжение до 30В в выключенном состоянии. Но при более высоких напряжениях некоторые выходят из строя.