Последовательное включение светодиодов: Подключение разных по мощности светодиодов. Параллельное соединение светодиодов

Светлый угол — светодиоды • Паралельно и последовательно. Объясните чайнику

Большинство людей, планирующих использовать светодиоды, совершают типичную ошибку. Сначала приобретаются сами СИД, затем под них подбирается драйвер. Ошибкой это можно считать потому, что в настоящее время мест, где можно приобрести в достаточном ассортименте драйвера, не так уж и много. В итоге, имея на руках вожделенные светодиоды, вы ломаете голову — как подобрать драйвер из имеющегося в наличии. Вот купили вы 10 светодиодов — а драйвера только на 9 есть. И приходится ломать голову — как быть с этим лишним светодиодом. Может быть, проще было сразу на 9 рассчитывать. Поэтому выбор драйвера должен происходить одновременно с выбором светодиодов. Далее, нужно учитывать особенности светодиодов, а именно падение напряжения на них. К примеру, красный 1 Вт светодиод имеет рабочий ток 300 мА и падение напряжения 1,8-2 В.

подключение светодиодов к драйверу 300 мА

У стандартных 1 Вт светодиодов минусовой вывод больше плюсового по размеру, поэтому его легко отличить.

Как же быть, если доступны только драйвера с током 700 мА ? Тогда придется использовать четное количество светодиодов, включая их по два параллельно.

подключение светодиодов к драйверу 700 мА

Хочу заметить, что многие ошибочно предполагают, что рабочий ток 1 Вт светодиодов — 350 мА. Это не так, 350 мА — это МАКСИМАЛЬНЫЙ рабочий ток. Это означает, что при продолжительной работе необходимо использовать источник питания с током 300-330 мА. Это же верно и для параллельного включения — ток на один светодиод не должен превышать указанной цифры 300-330 мА. Вовсе не значит, что работа на повышенном токе вызовет отказ светодиода. Но при недостаточном теплоотводе каждый лишний миллиампер способен сократить срок службы. К тому же чем выше ток — тем ниже КПД светодиода, а значит, сильнее его нагрев.

Если речь пойдет о подключении светодиодной ленты или модулей, рассчитанных на 12 или 24 вольта, нужно принимать во внимание, что предлагаемые для них источники питания ограничивают напряжение, а не ток, то есть не являются драйверами в принятой терминологии. Это означает, во первых, что нужно внимательно следить за мощностью нагрузки, подключаемой к определенному блоку питания. Во-вторых, если блок недостаточно стабилен, скачок выходного напряжения может погубить вашу ленту. Слегка облегчает жизнь то, что в лентах и модулях (кластерах) установлены резисторы, позводяющие ограничить ток до определенной степени. Надо сказать, светодиодная лента потребляет относительно большой ток.

Подытоживая, можно сказать, что выбору драйвера для светодиодов нужно уделять не меньше, а то и больше внимания, чем светодиодам. Небрежность при выборе чревата выходом из строя светодиодов, драйвера, чрезмерным потреблением и другими прелестями

Юрий Рубан, ООО «Рубикон», 2010 г.

Отсюда!!! http://led22.ru/ledstat/bp/draiver-ili-blok.html

Человек, ищущий что-то, обычно это находит. (Индейская пословица)

Эксперимент. Параллельное соединение светодиодов. Дисбаланс токов. Experiment. Parallel LEDs

Коллеги всех приветствую!

Известно, что в некоторых светодиодных лампах, светодиоды могут соединяться не только последовательно, но и параллельно.

На практике, широко распространены два способа параллельного включения светодиодов:
1 Способ – Имеется цепочка из последовательно соединенных светодиодов и к этой же цепочке, параллельно подключается еще точно такая же одна и более светодиодная цепочка.
2 Способ – Имеется цепочка из последовательно соединенных светодиодов и к каждому светодиоду подключается 1 и более параллельный диод.

При этом в обоих способах, питание используется от одного драйвера, то есть стабилизация тока, если она есть, обеспечивается на всю группу светодиодов.

Известно, что полупроводники обладают следующими особенностями:
1 Особенность – Нелинейная вольт-амперная характеристика (ВАХ), что требует в качестве источника питания использовать стабилизатор ТОКА. При незначительном изменении напряжения питания, ток через диод меняется значительно.

Да, полупроводники, обладают своими особенностями, которые нужно учитывать при разработке светодиодных источников света.
Тем не менее, считаю, необходимых сформулировать общих тезис, который заключается в следующем – для долговечной работы светодиодного источника света, в частности, его светодиоды, должны работать в равных, между собой, условиях, а также на параметрах, не превышающих номинальные значения, такие как температура и ток.

Цели использования параллельного включения светодиодов:

1. Увеличение надежности. Но тут нужно понимать, какой режим работы закладывается производителем.
2. Наращивание мощности. Когда требуется мощная лампа, а максимальное напряжение последовательной цепочки ограничено – необходимо параллельное включение.
   Коллеги, если вам известны еще какие-то весомые цели и причины использования параллельного включения диодов – прошу указать.

Вот собственно на базе вот этих двух целей мы и будем с вами сегодня производить исследования. Главная цель эксперимента – это понять, насколько на практике, реализуемы принципы наращивания мощности, а также увеличения надежности.

Испытательный стенд.
И так господа, в эксперименте используется следующее оборудование:

• Блок питания HY1503 (регулируемый источник напряжения и тока),
• Мультиметр Mastech MY63,
• Мультиметр Mastech M266C,
• Паяльник, ЛТИ-120, ПОС-61, Кусачки, Провода,
• Алюминиевая плата от Navigator A60 10Вт E27 2700K,
• Светодиоды от лампы Фотон А60 15Вт 3000К (9В, 100мА),
• Резисторы цементные 5Вт, 150мОм.

Структурная схема стенда представлена на рисунке. В схеме используются четыре светодиода (LED1-LED4), катоды которых соединены вместе и подключаются к (-) стабилизатора тока. К аноду каждого диода подключен низкоомный резистор (шунт). Другие выводы шунтов (R1-R4) соединены вместе и подключены к (+) стабилизатора тока.

Предварительное исследование параметров светодиодов.
Известно, что диоды работали на токе в 100мА. Предположим, что этот ток является для них номинальным.
При помощи блока питания, выставим стабилизацию тока на уровне 100мА и измерим падение напряжения (VF) на каждом диоде (LED1-LED4).

Исследование сопротивления токовых шунтов.
Как было указано ранее, в качестве токовых шунтов используются резисторы номиналом 0,15(Ом) или 150мОм. Известно, что пассивные компоненты тоже обладают некоторым допуском. Поэтому рассчитаем сопротивление каждого резистора, чтобы в дальнейшем минимизировать погрешность при исследовании.

Теперь нам известны характеристики светодиодов (LED1-LED4), а также параметры токовых шунтов (R1-R4)
Переходим к исследованию параллельно включенных светодиодов, согласно представленной структурной схеме.
Таким вот образом выглядят токоизмерительные резисторы (шунты), а также плата светодиодов на радиаторе.

И так, все подготовительные процессы завершены. Переходим к эксперименту. Расчеты указывать не буду. Только готовые результаты.

Первый эксперимент.
Соединяем все элементы, согласно структурной схеме. Диоды оказываются включенными параллельно, через токовые шунты и питаются от стабилизатора тока.
На выходе стабилизатора выставляем 100мА. Горят все 4-е светодиода. Измеряем значение падения напряжения на всех токовых шунтах и рассчитываем ток, через каждый светодиод.

Напряжение на резисторах:
VR1=4.1мВ, VR2=3.2мВ, VR3=3.2мВ, VR4=3.6мВ.

Расчетный ток через светодиоды (При суммарном токе 100мА):
IFled1=27.46мА, IFled2=21.51мА, IFled3=21.66мА, IFled4=24.53мА.

Суммарный расчетный ток: 27.46+21.51+21.66+24.53=95.2mA.
Значение тока в каждом светодиоде в процентах (%) относительно суммарного расчетного тока.
IFled1=28.9%, IFled2=22.6%, IFled3=22.8%, IFled4=25.8%.

Из результатов первого эксперимента следует, что светодиод Led1, обладающий наименьшим падением напряжения – наиболее загружен при параллельном соединении светодиодов. Разница между наибольшим и наименьшим значениями тока светодиодов составляет 100*(27. 46-21.51)/27.46=21.66%.
Является ли данная разница существенной сказать трудно. Требуются дальнейшие исследования.
Некоторое влияние на цепь, конечно, оказали токовые шунты, без них разница могла быть больше.

Второй эксперимент.
Первый эксперимент показал, что наиболее загруженным является светодиод LED1.
Повторим все те же измерения по первому эксперименту. Но только, на этот раз, экспериментально выставим значение тока у стабилизатора тока таким, что бы в светодиоде LED1 протекал бы ток близкий к номинальному, то есть значением 100мА.

Опытным путем замечено, что ток в LED1 равен 100мА, при суммарном токе стабилизатора тока на уровне, примерно, 340мА. Произведем расчет токов через остальные диоды.

Напряжение на резисторах:
VR1=14.6мВ, VR2=11.2мВ, VR3=12.6мВ, VR4=12.5мВ.

Расчетный ток через светодиоды (При суммарном токе 340мА):
IFled1=97.79мА, Ifled2=75.30мА, Ifled3=85.28мА, Ifled4=85.19мА.

Суммарный расчетный ток: 97. 79+75.30+85.28+85.19=343.6mA.
Значение тока в каждом светодиоде в процентах (%) относительно суммарного расчетного тока.
Ifled1=28.0%, Ifled2=21.9%, Ifled3=24.8%, Ifled4=24.8%.

Из результатов второго эксперимента следует, что светодиод Led1, обладающий наименьшим падением напряжения – наиболее загружен при параллельном соединении светодиодов. Разница между наибольшим и наименьшим значениями тока светодиодов составляет 100*(97.79-75.30)/97.79=23.00%.

Выводы.

1. Дисбаланс токов в светодиодах сохраняется вне зависимости от значения прямого тока через диоды. Дисбаланс токов по первому эксперименту составляет 21.66% (разница между наибольшим и наименьшим значением токов). Дисбаланс токов по второму эксперименту составляет 23.00% (разница между наибольшим и наименьшим значением токов).
2. Исследования показали, что никакого кратного увеличения тока через диоды, в зависимости от количества их штук – быть не может. Поскольку, согласно второму эксперименту, максимально допустимый ток для четырех светодиодов составляет 340мА.
3. Параллельное включение светодиодов позволяет нарастить мощность, но не кратно количеству включенных параллельно светодиодов.
4. Параллельное включение светодиодов позволяет повысить надежность при условии, что ток, подводимый к цепочке параллельно включенных светодиодов, находится на уровне близком к номинальному значению тока одного светодиода, или немного больше номинального значения одного светодиода.

Господа, готов обсуждать. Все было сделано из того, что было под рукой. Диоды выбраны случайно из одной лампы.
Думаю эти резисторы частично «сгладили» дисбаланс токов. Без них было бы хуже? Или нет?

Новиков Максим Глебович — Подключение светодиодов к сети 220 вольт, к автомобильному аккумулятору 12 вольт, расчёт сопротивления ограничивающего ток шунтирующего резистора

Расчет токоограничивающего резистора для светодиода

В данной статье речь пойдет о расчете токоограничивающего резистора для светодиода.

Расчет резистора для одного светодиода

Для питания одного светодиода нам понадобится источник питания, например две пальчиковые батарейки по 1,5В каждая. Светодиод возьмем красного цвета, где прямое падение напряжения при рабочем токе 0,02 А (20мА) равно -2 В. Для обычных светодиодов максимально допустимый ток равен 0,02 А. Схема подключения светодиода представлена на рис.1.

Почему я использую термин «прямое падение напряжение», а не напряжение питания. А дело в том, что параметра напряжения питания как такового у светодиодов нет. Вместо этого используется характеристика падения напряжения на светодиоде, что означает величину напряжения на выходе светодиода при прохождении через него номинального тока. Значение напряжения, указанное на упаковке, отражает как раз падение напряжения. Зная эту величину, можно определить оставшееся на светодиоде напряжение. Именно это значение нам нужно применять в расчетах.

Прямое падение напряжение для различных светодиодов в зависимости от длины волны представлено в таблице 1.

Таблица 1 — Характеристики светодиодов

Точное значение падения напряжения светодиода, можно узнать на упаковке к данному светодиоду или в справочной литературе.

Сопротивление резистора определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд)/Iд = (3В-2В)/0,02А = 50 Ом.

где:

• Uн.п – напряжение питания, В;
• Uд — прямое падение напряжения на светодиоде, В;
• Iд – рабочий ток светодиода, А.

Поскольку такого сопротивления в стандартном ряду нет, выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 51 Ом.

Чтобы гарантировать долгую работу светодиода и исключить ошибку в расчетах, рекомендую при расчетах использовать не максимально допустимый ток – 20 мА, а немного меньше – 15 мА.

Данное уменьшение тока никак не скажется на яркости свечения светодиода для человеческого глаза. Чтобы мы заметили изменение яркости свечения светодиода например в 2 раза, нужно уменьшить ток в 5 раза (согласно закона Вебера — Фехнера).

В результате мы получим, расчетное сопротивление токоограничивающего резистора: R = 50 Ом и мощность рассеивания Р = 0,02 Вт (20мВт).

Расчет резистора при последовательном соединении светодиодов

В случае расчета резистора при последовательном соединении, все светодиоды должны быть одного типа. Схема подключения светодиодов при последовательном соединении представлена на рис.2.

Например мы хотим подключить к блоку питания 9 В, три зеленых светодиода, каждый по 2,4 В, рабочий ток – 20 мА.

Сопротивление резистора определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд1 + Uд2 + Uд3)/Iд = (9В — 2,4В +2,4В +2,4В)/0,02А = 90 Ом.

где:

• Uн.п – напряжение питания, В;
• Uд1…Uд3 — прямое падение напряжения на светодиодах, В;
• Iд – рабочий ток светодиода, А.

Выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 91 Ом.

Расчет резисторов при параллельно – последовательном соединении светодиодов

Часто на практике нам нужно подключить к источнику питания большое количество светодиодов, несколько десятков. Если все светодиоды подключить последовательно через один резистор, то в таком случае напряжения на источнике питания нам не хватит. Решением данной проблемы является параллельно-последовательное соединение светодиодов, как это показано на рис.3.

Исходя из напряжения источника питания, определяется максимальное количество светодиодов, которые можно соединить последовательно.

Например у нас имеется источник питания 12 В, исходя из напряжения источника питания максимальное количество светодиодов для одной цепи будет равно: 10В/2В = 5 шт, учитывая что на светодиоде (красного цвета) падение напряжения — 2 В.

Почему 10 В, а не 12 В мы взяли, связано это с тем, что на резисторе также будет падение напряжения и мы должны оставить, где то 2 В.

Сопротивление резистора для одной цепи, исходя из рабочего тока светодиодов определяется по формуле:

R = (Uн. п – Uд1 + Uд2 + Uд3+ Uд4+ Uд5)/Iд = (12В — 2В + 2В + 2В + 2В + 2В)/0,02А = 100 Ом.

Выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 110 Ом.

Количество таких цепочек из пяти светодиодов параллельно соединенных практически не ограничено!

Расчет резистора при параллельном соединении светодиодов

Данное подключение является не желательным и я его не рекомендую применять на практике. Связано это с тем что, у каждого светодиода присутствует технологическое падение напряжения и даже если все светодиоды из одной упаковке – это не является гарантией, что у них падение напряжение будет одинаково из-за технологии производства.

В результате у одного светодиода, ток будет больше чем у других и если он превысить максимально допустимый ток, он выйдет из строя. Следующий светодиод перегорит быстрее, так как через него уже будет проходить оставшийся ток, распределенный между другими светодиодами и так до тех пор, пока все светодиода не выйдут из строя.

Решить данную проблему можно подключив к каждому светодиоду свой резистор, как это показано на рис.5.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Как «подружиться» со светодиодной лентой

Одним из самых популярных источников освещения сегодня становится светодиодная лента. Это и не удивительно — мягкое равномерное освещение, не раздражающее глаза и нервную систему, приносит нам только положительные эмоции, которых так часто не хватает в современном мире.

Светодиодная лента прослужит вам долгие годы и сэкономит массу средств, если при установке и последующем использовании будут учтены простые, но важные рекомендации. В этой статье мы поделимся с Вами своим многолетним опытом работы со светодиодной лентой, который, надеемся, поможет Вам избежать ошибок и разочарований.

Для начала, необходимо обратить особое внимание на следующие моменты:

• Светодиодная лента подключается только к стабилизированному источнику постоянного напряжения.
• Открытая светодиодная лента рассчитана на эксплуатацию только внутри помещений. Если же необходимо осуществить подсветку на улице, то используется герметичная светодиодная лента. Здесь важно обеспечить ряд условий: не размещать светодиодную ленту под прямыми солнечными лучами, не погружать в воду даже частично, тщательно герметизировать все соединения.
• Температурный диапазон окружающей среды для нормальной работы светодиодной ленты должен находиться в пределах от -25 до +40 °С.
• В воздухе не должны присутствовать водяные пары, примеси кислот, щелочей и другие агрессивные вещества.

Светодиодная лента чувствительна к механическим повреждениям, а потому, будьте аккуратны в обращении с ней, не давите на поверхность самих светодиодов. При монтаже светодиодной ленты не изгибайте ее в плоскости основания. Избегайте изломов ленты. На изгибах радиус должен составлять не менее 3-х см. Не скручивайте и не растягивайте основу ленты. Подобные действия могут привести к выходу из строя целых отрезков ленты, вызванного повреждением токоведущих дорожек и находящихся на них элементов.

Стандартная длина одой ленты, намотанной на катушку, — 5 м. Так же встречаются светодиодные ленты с большей или меньшей длиной (от 2.5 до 25м), в зависимости от мощности, конструкции и других параметров. Обратите внимание на то, что лента в катушке всегда имеет максимально допустимую длину. Категорически запрещается последовательное соединение двух и более лент. Подобные действия приведут к быстрому выходу ленты из строя, т.к. питание ко второй ленте будет идти по токоведущим дорожкам первой, что приведет к излишнему ее нагреванию и быстрому уменьшению яркости свечения светодиодов на перегретых участках. При подключении более одной катушки, необходимо кабелем подавать напряжение от блока питания на каждую ленту отдельно. На схеме показано, как осуществить параллельное подключение светодиодных лент.

Внимательно стоит подойти и к выбору проводов для подключения светодиодной ленты к блоку питания, диммеру или RGB контроллеру. При выборе провода необходимо учитывать материал, из которого выполнен проводник и площадь его сечения. С материалом все понятно – необходимо использовать кабель с медными жилами. А вот к сечению нужно подойти особенно внимательно. В связи с тем, что напряжение питания лент низкое, а токи, по сравнению с привычными токами в сети ~220В, высокие, нельзя использовать тот же подход к выбору провода.

Судите сами. Блок питания при нагрузке 100Вт от сети 220В, с учетом всевозможных потерь, которые мы не будем сейчас рассматривать, потребляет ток примерно 1А. В то же время, ток на его выходе с напряжением 12В составит величину в 8.3А, а такой ток уже не каждый провод выдержит. Кроме того с увеличением тока и длины кабеля возрастают неизбежные потери, и, при использовании тонкого провода, до ленты вместо 12 вольт может дойти только 10 или и того меньше. Для монохромной ленты это будет восприниматься как снижение яркости и появление неравномерности свечения. Еще опаснее подобное снижение напряжения питания для светодиодной ленты RGB. Цвет свечения RGB ленты, при понижении напряжения, приобретает красный оттенок, баланс белого нарушается, неравномерность свечения светодиодов проявляется в наибольшей степени.

Если Вас не устраивает сечение проводов, и Вы хотите уменьшить это значение, то рекомендуется каждую ленту подключить к отдельному блоку питания, размещая его максимально близко к самой ленте. Напряжение в 220 В, в таком случае, необходимо подводить к месту установки каждого блока питания. В качестве «золотой середины» можно использовать один блок питания на 2 светодиодные ленты, в точке соединения которых его и размещают.

 Потери напряжения возникают не только на питающем кабеле, но и на самой ленте. Чтобы добиться равномерного свечения светодиодной ленты по всей длине, необходимо подавать напряжение питания на оба ее конца. Особенно эффективен такой метод при использовании лент с мощностью более 10 Вт/м. Такая необходимость чаще возникает с многоцветными светодиодными лентами, т.к. наш глаз намного чувствительнее к изменению цвета, чем яркости свечения.

Светодиоды, устанавливаемые на ленту, проходят тщательный отбор, чтобы обеспечить максимально равномерное свечение ленты. На основании этого каждой ленте присваивается показатель BIN, который указывается на упаковке. При монтаже сразу нескольких катушек на один участок обязательно используйте светодиодные ленты с одинаковым BIN. Обязательно посмотрите BIN на упаковках, и, если он разный, даже не пытайтесь монтировать ленты по соседству. Различие лент может испортить все впечатление, от подсветки.

Поделимся еще одной хитростью, которую мало кто знает, но которая позволяет добиться идеальной равномерности подсветки. Работая с RGB-лентой, важно учитывать расположение кристаллов внутри светодиодов, устанавливая все ленты в одном направлении. Иначе, свет от разных лент, падающий на потолок или стену может иметь небольшое, но заметное, отличие оттенка.

Светодиоды не приемлют высоких температур. Если кристалл светодиода нагревается свыше 60°C, происходит его деградация и, соответственно, резко падает продолжительность работы светодиодной ленты. Поэтому мы не рекомендуем устанавливать светодиодные ленты на поверхности, температура которых может превысить 40°C, использовать их в помещениях с аналогичным температурным режимом и вблизи источников тепла.

Помимо защиты открытой светодиодной ленты от прямого попадания влаги, важно не допустить образования на ней конденсата, который может быть следствием повышенной влажности и частых перепадов температуры окружающей среды.

Не убирайте пыль со светодиодной ленты путем протирания. Для чистки ленты гораздо лучше использовать пылесос, чтобы ненароком не повредить сами светодиоды.

Для питания светодиодной ленты используют только стабилизированные источники напряжения. Запрещено для этой цели применять трансформаторы, предназначенные для галогенных ламп, т.к. они не имеют цепей стабилизации, выпрямления и фильтрации выходного напряжения. Все это приводит к тому, что на их выходе обычно присутствуют короткие высоковольтные импульсы, амплитуда которых может доходить до 40 В. Необходимо четко выдерживать напряжение питания светодиодной ленты, указанное на упаковке. Превышение напряжения приводит к возрастанию тока через ленту и светодиоды, излишнему нагреву светодиодной ленты и ускоряет выход из строя светодиодов.

Перед включением источника питания в сеть, проверьте, правильно ли Вы подключили светодиодную ленту. Определить полярность подключения можно по цвету проводов, припаянных к светодиодной ленте. В большинстве случаев «плюс» — провод красного цвета, а «минус» — черного. При подключении многоцветной светодиодной ленты RGB используются 4 провода. Стандартные цвета проводов — черный провод это общий «плюс», цвета минусовых проводов соответствуют каждому цвету свечения. Если же провода на ленте отсутствуют, полярность и соответствие цветам определяется с помощью маркировки, которую можно найти на ленте около контактов для подключения.

Светодиодную ленту можно свободно разрезать ножницами в специально обозначенных для этого местах. Длина каждого отрезка зависит от количества светодиодов на метр ленты и ее напряжения питания. Так, светодиодную ленту 12 В можно резать через каждые 3 светодиода, а шаг резки 24-вольтовой ленты обычно кратен 6. Соединение отрезков светодиодной ленты выполняется с помощью припаивания проводов к контактным площадкам с нанесенной маркировкой. Жало паяльника не должно иметь температуру выше 280°C, а продолжительность пайки должна быть менее 5 секунд.

Если Вы выбрали светодиодную ленту мощностью более 10 Вт/м, то обратите внимание на то, что для нее необходим дополнительный теплоотвод. Наиболее простое и эстетическое решение – специальный декоративный алюминиевый профиль для светодиодных лент, при помощи которого можно создавать светильники индивидуального дизайна. При установке светодиодной ленты на металлические и любые другие токопроводящие поверхности, важно изолировать ленту от поверхности, чтобы избежать короткого замыкания.

Перед приклеиванием светодиодной ленты, обязательно проверьте ее, следуя нашей инструкции, так как, если после монтажа выяснится, что лента не подходит по тем или иным параметрам, обменять ее будет невозможно, поскольку она уже утратит товарный вид.

Чтобы проверить светодиодную ленту, необходимо:

• Достать катушку с лентой из пакета, размотать ее и убедиться, что на ней нет механических повреждений. Не включайте смотанную в катушку ленту более чем на 10 секунд, т.к. это может вызвать ее перегрев.
• Проверить соответствие напряжения питания светодиодной ленты и ее мощности выходным параметрам приобретенного блока питания.
• Соблюдая полярность, присоединить светодиодную ленту к выходу блока питания.
• Включить питание и проверить равномерность свечения светодиодной ленты. Обязательно сравните оттенки свечения лент разных катушек, включив их одновременно и направив свет на лист белой бумаги.
• Отключить источник питания от сети.

Перед окончательным монтажом светодиодной ленты нужно тщательно изучить и подготовить место для ее установки. Убедитесь, что условия эксплуатации ленты будут соответствовать требованиям, описанным выше, а также требованиям пожарной безопасности.

Поверхность, на которую вы собираетесь крепить светодиодную ленту, должна быть тщательно очищена и обезжирена. Ведь от того, насколько гладкой и чистой будет поверхность, зависит прочность соединения светодиодной ленты с основанием. При повышенных температурах клеевой слой изменяет свои свойства, что может привести к отклеиванию ленты. Если есть опасение, что такая проблема может возникнуть, рекомендуется наносить дополнительный слой клея.

В случаях, когда поверхность не подходит для крепления светодиодной ленты при помощи самоклеющейся основы, есть явные неровности и прочие недостатки, рекомендуется использовать специальные механические крепежные элементы или алюминиевый профиль для светодиодных лент.

После закрепления ленты, ее можно подключать (помните про полярность!). Если созданная подсветка работает правильно, не перегревается и выглядит так, как Вам и хотелось — поздравляем, Вы успешно установили светодиодную ленту!

Подключение большого количества светодиодов. Включение светодиода

Введение

Использование светодиодов для освещения и индикации — это надежное и экономичное решение. Светодиоды имеют очень высокий КПД , надежны, экономичны , безопасны , долговечны в сравнении с лампами накаливания и люминесцентными лампами. В данной статье рассматриваются способы включения светодиодов. Описываются способы питания светодиода от компьютера.

Что такое светодиод и как он работает

Светодиод — это, во-первых, диод. И точно так же как у обычного диода, у светодиода есть два вывода (контакта питания): анод (плюс ) и катод (минус ). Это связано с тем, что светодиод является полупроводником, то есть, проводит электрический ток только в одну сторону (от анода к катоду), и не проводит в обратную (от катода к аноду).

Итак, для того, чтобы светодиод засветился, надо пропускать через него электрический ток в направлении от анода к катоду. Для этого следует подать на его анод положительное , а на катод — отрицательное напряжение.

Тут и начинается самое неприятное. Оказывается, что светодиод нельзя подключать к источнику питания напрямую, поскольку это приводит к немедленному сгоранию светодиода. Причина сего поведения кроется в следующем. Выражаясь простым бытовым языком, светодиод является очень жадной и неразумной личностью: получив неограниченное питание он начинает потреблять такую мощность, которую физически не способен выдержать.

Как мы все уже догадались, для нормальной работы светодиоду нужен строгий ограничитель. Именно с этой целью последовательно со светодиодом устанавливают резистор, который служит надежным ограничителем тока и мощности. Этот резистор называют ограничительным.

Какие бывают светодиоды

Во-первых, светодиоды можно разделить по цветам : красный , желтый, зеленый , голубой , фиолетовый , белый. Большинство современных светодиодов выполнено из бесцветного прозрачного пластика, поэтому невозможно определить цвет светодиода не включив его.

Во-вторых, светодиоды можно разделить по номинальному току потребления . Широко распространены модели с током потребления 10 миллиампер (мА) и 20 мА. Следует помнить, что светодиод не в состоянии контролировать потребляемый ток. Именно поэтому мы вынуждены использовать ограничительные резисторы.

В-третьих, светодиоды можно разделить по такому параметру, как падение напряжения в открытом состоянии при номинальном токе. Несмотря на то, что про этот параметр нередко забывают — его влияние весьма и весьма значительно. Благодаря этому параметру иногда можно избавиться от ограничительного резистора .

Светодиод(ы) можно подключить к компьютеру разными способами.

Для подключения светодиодов в качестве простого освещения удобно использовать разъемы блока питания, выдающие 5 и 12 вольт. Для подключения светодиодов в качестве светомузыки удобно использовать LPT порт компьютера.

Подключение светодиодов к блоку питания

Блок питания компьютера — это замечательный источник питания для светодиода или линейки из светодиодов, поскольку он вырабатывает стабилизированное напряжение +5 вольт (В) и +12 В.

Итак, разъем имеет четыре контакта, к которым подходят четыре же провода: два из них черные — это «ноль», один красный выдает напряжение +5 вольт, и один желтый выдает +12 вольт.

Рассмотрим схему подключения одного светодиода.

Рассмотрим схему подключения двух светодиодов.

Рассмотрим схему подключения трех и четырех светодиодов.

Методика расчета питания светодиода ».

Выше приведены схемы последовательного включения светодиодов. Существуют также способы параллельного включения светодиодов. Обратите внимание, что под параллельным включением подразумевается схема в которой, когда аноды и катоды всех светодиодов непосредственно сходятся в две точки (два пучка).

Такие схемы, как правило, не экономичны и небезопасны, как для блока питания, так и для светодиодов. Кроме того, схемы параллельного включения более сложны в расчетах, требовательны к источнику питания, поэтому мы будем пользоваться ими только в особых случаях. Просто посмотрим как выглядит такая схема.

Благодаря падению напряжения на этих диодах, до светодиодов доходит напряжение уже не 5 Вольт, а значительно меньше. Ограничительные диоды подбираются так, чтобы до светодиодов доходило напряжение равное их падению напряжения в открытом состоянии.

Подключение светодиодов к LPT порту

Универсальный принцип расчета ограничительного резистора описан в статье «

Немного физики. Напряжение «U» измеряется в вольтах (В), ток «I»- в амперах (А), сопротивление «R» в омах (Ом). Закон Ома: U = R * I .

Итак, мы решили включить светодиод. Рассмотрим наиболее популярные напряжения — 9, 12 В. Рассмотрим вариант, когда в распоряжении имеется постоянное напряжение, без помех (например батарейки, вынутые потихоньку из пультов от телевизора), а потом рассмотрим вопрос подключения к менее идеальным источникам (помехи, нестабильное напряжение и др. ).

Все светодиоды имеют один главный электрический параметр , при котором обеспечивается его нормальная работа. Это ток (I) протекающий через светодиод. Светодиод нельзя назвать двух или трехвольтовым. У тех, кто все-таки посещал уроки физики в школе, сразу возникает логичный вопрос: если два светодиода абсолютно одинаковые и через оба протекает один и тот же ток, значит, и напряжение надо приложить одно и тоже к обоим. А вот и нет! Технология изготовления кристаллов не позволяет сделать два светодиода с одинаковым, назовем его, «внутренним сопротивлением » и по закону Ома можно сделать соответствующие выводы. Через светодиод надо пропустить ток (согласно заводским параметрам) и измерить напряжение на его выводах. Это напряжение и будет обеспечивать протекание требующегося тока через кристалл светодиода!

Рассмотрим наиболее распространенные светодиоды , рассчитанные на ток 20мА (т.е. 0,02 А).

Идеальный вариант подключения светодиодов — использование стабилизатора тока . К сожалению, готовые стабилизаторы стоят на порядок выше самого светодиода , изготовление относительно дешевого самодельного рассмотрим чуть ниже.

Обычно среднее напряжение (при I=0,02 А) красного и желтого светодиода — 2,0 В (обычно эта величина 1,8 — 2,4 В), а белого, синего и зеленого — 3,0 В (3,0 — 3,5 В).

Итак, продавец Вам торжественно объявил, что Вы купили, например «красный светодиод на 2,0 В, такой-то яркости» -поверим продавцу пока на слово, проверим и если это не так — вернемся и очень вежливо.

Рассмотрим простой вариант. У Вас нашлось дома, например, 8 штук батареек по 1,5 В, итого 8,0 *1,5 = 12,0 В (берем большое напряжение, чтобы было понятнее), и подключаем один светодиод, который купили. Подключили? Теперь выбросьте свой светодиод, потому, что он сгорел, Вам же продавец сказал — 2,0 В, а Вы его в 12,0 В воткнули! Купили новый, а лучше сразу небольшую кучку (фото). Смотрим (не только смотрим, но и еще очень энергично пользуемся измерительным прибором): есть 12,0 В, надо 2,0 В, надо куда-то деть лишних 10 В (12,0 — 2,0 = 10,0). Самый простой способ — использование резистора (он же — сопротивление). Выясняем какое надо сопротивление. Закон Ома гласит:

U = R * I
R = U / I

Ток, протекающий в цепи I = 0,02 А. Сопротивление нужно подобрать , чтобы на нем потерялось 10 В, а нужные 2,0 В дошли до светодиода. Отсюда находим требуемое R:

R = 10,0 / 0,02 = 500 Ом

Напряжение на сопротивлении превращается в тепло . Для того, что-бы сопротивление выдержало нагрузку и выделяемое тепло не привело к его выходу из строя, надо вычислить рассеиваемую мощность сопротивления. Как известно (опять возвращаемся к посещаемости уроков физики) мощность:

На сопротивлении у нас 10,0 В при токе 0,02А. Считаем:

P = 10,0 * 0,02 А = 0,2 Вт.

При покупке сопротивления просим у продавца 500 Ом, мощностью не менее 0,2 Вт (лучше больше, с запасом, чтобы на душе было спокойнее, 0,5 Вт например, но следует учесть — чем больше мощность, тем больше размеры). Подключаем светодиод (не забыв про полярность) через сопротивление и ощущаем волну радости — светится!

Теперь разрываем цепь межу сопротивлением и светодиодом, включаем измерительный прибор и измеряем протекающий в цепи ток. Если ток менее 20 мА, надо немного уменьшить сопротивление, если больше 20 мА — увеличить. Вот и все! Получив ток в 20 мА, мы достигли оптимальной работы светодиода, а при таком режиме производитель гарантирует 10 лет непрерывной работы. Садимся и ждем 10 лет, если что не так пишем претензию на завод. По мере того, как батарейки будут «садиться», яркость светодиода будет уменьшаться. После того как батарейки «сядут» совсем, их надо поставить обратно в пульты, сделать вид, что так и было или, например, объявить всем, что на быструю смерть батареек повлияла магнитная буря или чрезмерная активность солнца.

Это мы поступили правильно, но обычно производитель указывает среднее напряжение для партии светодиодов при оптимальном токе. И ни кто не утруждает себя точным подбором тока. Поэтому остальные примеры будут рассмотрены на данных о среднем напряжении, а не токе (и мы ни кому не скажем, что это не совсем правильно!).

Теперь определимся с подключением нескольких светодиодов. Подключаем 2 красных последовательно. 2 шт * 2,0 = 4,0 В. Питающее напряжение — 12 В, следовательно лишних — 8,0 В. R = 8,0 / 0,02 = 400 Ом. P= 8,0 * 0,2 = 0,16 Вт.

Если 6 штук — 6шт. * 2,0В = 12 В. Сопротивление не требуется.

Аналогично, например, с синими (3,0в) : 3шт x 3,0 В = 9,0В. 12,0 В — 9,0 В = 3,0 В. R = 3,0 / 0,02 = 150 Ом. P = 3,0 * 0,02 = 0,06 Вт.

Если у нас 3 батарейки по 1,5 вольта и, например, один синий светодиод на который надо подать 3,5 В, чтобы получить требуемый ток в 20мА (0,02А): 3 шт * 1,5 в = 4,5в (напряжение питания). Лишних: 4,5 В — 3,5 В = 1,0 В. R = U / I = 1,0 В / 0,02 А = 50 Ом. P = U * I = 1,0 В * 0,02 А = 0,02 Вт

Теперь рассмотрим более сложный вариант. Надо подключить к 12В 30 штук красных по 2,0В. На 12В можем подключить только 6 штук без сопротивлений, соединяем 6 штук последовательно и подключаем — светится. Соединяем еще 6 штук и присоединяем параллельно к первым. При этом через каждые 6 шт будет течь ток в 0,02А. У нас получится 5 цепочек с общим током 5 * 0,02А = 0,1А (уже батареек хватит не на долго).

Надо подключить к 12В 30 штук зеленых по 3,5В. На 12В мы можем подключить: 12В / 3,5В = 3,43 штуки. Мы не будем отрезать от четвертого светодиода 0,43 части, а подключим 3 штуки + сопротивление: 3штуки * 3,5В = 10,5 В. Лишнее напряжение: 12,0 В — 10,5 В = 1,5 В. Сопротивление R = 1,5В / 0,02А = 75 Ом при мощности P = 1,5 * 0,02 = 0,03 Вт. Если вдруг одному светодиоду в процессе монтажа были случайно выдраны ноги и их осталось всего 29 штук, то соединяем 9 цепочек по 3 штуки, и одну цепочку из 2-х штук + сопротивление R = 250 Ом, P = 0,1Вт.

Чудненько. Вот мы и вспомнили слегка основы физики. Теперь рассмотрим более стабилизированную схему включения светодиодов. Возложим техническую проблему подключения на мировые умы, разрабатывающие интегральные микросхемы. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Это достаточно просто, главное нащупать немного лишних финансов в кармане. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 — падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком включении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА! При 20 вольтах получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно 5 белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).

Важно!!! В устройстве с большим количеством светодиодов протекает большой ток. Категорически воспрещается подключать такое устройство к включенному источнику питания. В этом случае, в месте подключения, возникает искра, которая ведет к появлению в цепи большого импульса тока. Этот импульс выводит из строя светодиоды (особенно синие и белые). Если светодиоды работают в динамическом режиме (постоянно включаются, выключаются и подмаргивают) и такой режим основан на использовании реле, то следует исключить возникновение искры на контактах реле.

Каждую цепочку следует собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.

Тоже важно!!! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно изготавливать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет незначительная, зато долгий срок службы обеспечен.

Просто соединять светодиоды и подключать их к батарейкам от пульта — не интересно. Их обязательно надо спаять вместе и подсоединить к какому-нибудь устройству (пылесосу например, чтобы было видно всасывание каждой пылинки. Тут сразу надо учесть, что в пылесосе 220 опасных вольт, да еще и напряжение переменное, что ни как не годится к подключению светодиодов. Для этого надо изготовить специальный блок питания, но эту тему мы не будем сейчас обсуждать).

Надо найти устройство с постоянным напряжением и обильно украсить его светодиодами. Вот тут-то вперед выступают счастливые обладатели личных механических коней (авто-мото-вело-самокато). Ведь можно увешать свой любимый транспорт светодиодами так, что прохожие не усомнятся, что мимо проехала новогодняя елка, а ни как не средство передвижения. Надо сразу предупредить, что злоупотребление количеством, яркостью и цветом пресекается некоторыми сотрудниками дорожной инспекции. Также не следует, например, делать стоп-сигналы с яркостью превышающей яркость фар с включенным дальним светом — это немного раздражает едущих сзади, что тоже может в конце концов неблагоприятно сказаться на Вашем организме (особенно на лице), но не будем расстраиваться, ведь есть еще пространство внутри!!! Там уж можно приложить всю свою фантазию (например подсветить снизу лицо водителя синим цветом, что отобъет охоту у сотрудников инспекции проверять документы).

Сразу надо иметь ввиду, что напряжение в сети исправного авто не 12В, а 14,5 В. Желательно проверить это прибором при запущенном двигателе (если конечно есть двигатель). Так же в бортовой сети железного коня наблюдается множество помех, которые не желательны, да и напряжение иногда не очень постоянное. Для подавления помех на входе вашего светящегося устройства можно собрать простую схему из двух деталей — диода и электролитического конденсатора (рисунок). Конденсатор и диод, как и светодиод имеет полярность, значения рабочего напряжения и тока (диод). После установки диода и конденсатора надо замерить напряжение Uвых (оно не будет совпадать с Uвх) и после этого рассчитывать схему подключение светодиодов.

Если Вы не уверены в постоянстве напряжения бортовой сети, можно использовать специальные интегральные стабилизаторы напряжения. Они обеспечивают постоянное напряжение на выходе при изменяющемся (в разумных пределах) или скачущем (как лошадка) входном напряжении.

Наиболее простые представители — К142ЕН8А или КРЕН8А (9 вольт) и К142ЕН8Б или КРЕН8Б (12 вольт). Ориентировочная цена такой штуки составляет 5-15 руб (зависит от жадности продавца). Т.е. у продавца надо спросить с гордым видом «КРЕНКУ, например, на 9В», он сразу все поймет и узрев в Вас крупного специалиста не посмеет обмануть (продаются также иностранные аналоги). Микросхемы имеют всего три ноги и если Вы ни разу в жизни не заблудились в трех соснах, то разобраться в них не составит ни какого труда. Берем левой рукой стабилизатор ногами вниз и надписью к себе, указательным пальцем правой руки слева на право тычем в ноги. Первая — вход (+), средняя — корпус (-), правая выход (+). (фото). Подключить ее надо как на рисунке. На выходе получим постоянное напряжение в 9 или 12 вольт. Исходя из этого, рассчитываем, как было в начале статьи, схему включения светодиодов. Почему 9В или 12 В? На 9В хорошо подсоединяются 3штуки синих, зеленых или белых светодиода (из расчета — 3,0В./шт), на 12В — 6 штук красных или желтых (2,0В./шт) или 4 штуки синих, зеленых или белых, т.е. не требуется дополнительных сопротивлений. Микросхему (при большом количестве светодиодов) надо установить на радиатор. КРЕН8Б рассчитана на максимальную нагрузку в 1,5А (при таком токе очень сильно будет греться). На вход не следует подавать напряжение более 35 вольт. Входное напряжение должно быть не менее чем на 3В больше выходного, иначе стабилизатор не будет работать.

В заключении следует обратить внимание на такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.

Не следует паять светодиоды старым дедушкиным паяльником, который нагревали в печке и использовали для запайки дырок в кастрюлях. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.

Ноги светодиода следует гнуть с небольшим радиусом (чтобы они не ломались, нам калеки не нужны!). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).

Собирать светодиоды в одно большое светящееся чудо лучше всего на каком-нибудь плоском листовом материале (пластмасса, оргстекло др.), предварительно насверлив в нем отверстий нужного размера по диаметру корпуса (придется овладеть еще измерительным инструментом и дрелью).

Помните, что светодиод — нежный прибор и обращаться с ним надо соответственно (при пайке можно спеть песню, чтобы работал долго).

Чтобы Ваше устройство защитить от автомобиля и автомобиль от устройства (ведь теперь не известно, что надежнее) следует ставить предохранители.

В этой статье я постараюсь как можно проще объяснить основные принципы запитывания светодиодов. Приведу примеры схем включения светодиодов, а также постараюсь рассмотреть частые ошибки которые совершают новички в электронике, при выборе схемы подключения светодиода. Если читатель знает закон Ома, умеет применить его на практике, то в этой статье он найдет мало полезной информации для себя.

Актуальность подобных тем растет с тех пор, как появились так называемые мощные светодиоды, которые стали применят практически везде где только можно (освещение дома, участка, рабочего места, различные светодиодные фонари, осветительные приборы авто и не только). Есть большая вероятность того что человеку, никогда не увлекавшемуся электроникой придется столкнутся с такой задачей как подключение светодиода.

У светодиода в отличие от обычной лампы накаливания в технической характеристики гораздо больше различных параметров. Все они нам не к чему, для того чтобы выбрать оптимальный режим светодиоду при запитывании и не сжечь его при первом включении. Достаточно обратить внимание на такие характеристики как:

1. Постоянный прямой ток
2. Постоянное прямое напряжение
3. Сила света
4. Цвет свечения

Постоянный прямой ток (в справочной литературе обозначается как Iпр или зарубежное обозначение Io) определяет какой ток в длительном режиме можно пропускать через светодиод в прямом направлении. Прямое направление тока — это когда на аноде потенциал выше чем на катоде светодиода.

В данном случае нас интересует именно прямое направление, так как в обратном направлении светодиоды не светятся.

Постоянное прямое напряжение (в литературе обозначается как Uпр или зарубежное обозначение VFM) определяет какое напряжение упадёт на светодиоде при протекании через него определенного тока в прямом направлении.

Сила света определяет интенсивность светового потока, излучаемого светодиодом. Тут все просто чем больше, тем ярче светодиод.

Цвет свечения (красный, зелёный синий и т. д.) имеет числовое представление обозначается как длина волны.

В идеале для питания светодиода применяют стабилизированный источник тока, то есть напряжение стабилизировать не обязательно, на светодиоде упадет столько напряжения сколько указано в параметре Uпр. Итак, классическая и самая простая схема включения светодиода.

Из достоинств на ум приходит только простота и надежность, как правило такую схему применяют для питания маломощных светодиодов которые выполняют роль индикаторов в различных устройствах. Такую схему можно встретить в самых простых фонариках. Недостаток этой схемы низкий кпд, чем больше мощность светодиода, тем больше потери на сопротивлении, по этой причине такую схему не используют в экономичных устройствах. Сопротивление резистора рассчитывают по формуле:

R=(Uист-Uпр)/I

R – Сопротивление резистора единицы измерения Ом (ом)

I – Ток который вы хотите пропустить через светодиод единицы измерения А (Ампер)

После того как рассчитали сопротивление резистора, нужно рассчитать его мощность.

P=(Uист-Uпр)*I

P – Мощность выделяемая на сопротивлении единицы измерения Вт (Ватт)
Uист – Напряжение источника единицы измерения В (Вольт)
Uпр – Постоянное прямое напряжение светодиода единицы измерения В (Вольт)
I – Ток через резистор в данном случае совпадает с током через светодиод единицы измерения А (Ампер)

Пример расчета:

То есть при питании 10 ватного светодиода таким способом на резисторе тепловые потери составят 4,86 Вт. Кроме того данная схема включения светодиода не стабилизирует ток через светодиод, то есть если изменится питающее напряжение, то изменится и ток через светодиод. Следующая схема лишена этого недостатка.

Здесь роль стабилизатора тока выполняет широко распространённый интегральный стабилизатор LM317. К сожалению КПД данной схемы, также очень низкое. Всех вышеописанных недостатков лишена схема в основе которой лежит ШИМ стабилизатор.

Подобные схемы часто называют драйвер светодиода, готовые устройства можно приобрести в радиомагазинах, выглядят они следующим образом.

В основе лежит ШИМ стабилизатор. КПД таких стабилизаторов лежит в пределах 90%, то есть включая через него 10 ватный светодиод на нём (драйвере) выделится 1Вт.

И в конце немного о последовательном и параллельном включении светодиодов.

На рисунке слева приведена схема последовательного включения трёх светодиодов, справа параллельного включения трёх светодиодов. В интернете можно встретить схемы параллельного включения светодиодов без индивидуальных тока ограничительных резисторов.

Не рекомендую использовать такое включение, прямое падение напряжения (даже на светодиодах одной партии) разное в итоге через светодиоды потекут существенно разные токи, что приведет к выходу из строя сначала самого прожорливого светодиода, а затем и всех остальных. На этом все.

Хотя светодиоды (светики) используются в мире ещё с 60-х годов, вопрос о том как их правильно подключать, актуален и сегодня.

Начнем с того, что все светодиоды работают исключительно от постоянного тока. Для них важна полярность подключения, или расположения плюса и минуса. При неправильном подключении. светодиод работать не будет.

Как определить полярность светодиода

Полярность светодиода можно определить тремя способами:

N.B. Хотя на практике последний способ иногда не подтверждается.

Как бы там ни было, следует заметить, что если кратковременно (1-2 секунды) не правильно подключить светодиод, то ничего не перегорит и плохого не произойдет. Так как диод сам по себе в одну сторону работает, а в обратную нет. Перегореть он может только из-за повышенного напряжения.

Номинальное напряжение для большинства светодиодов 2,2 — 3 вольта. Светодиодные ленты и модули, которые работают от 12 и более вольт, уже содержат в схеме резисторы.

Как подключить светодиод к 12 вольтам

Подключать светодиод напрямую к 12 вольт — запрещено, он сгорит в долю секунды. Необходимо использовать ограничительный резистор (сопротивление). Размерность резистора высчитывается по формуле:

R= (Uпит-Uпад)/0,75I,

где R –величина сопротивления резистора;

Uпит и Uпад – напряжение питания и падающее;

I – проходящий ток.

0.75 — коэффициент надёжности для светодиода (величина постоянная)

Для большей ясности, рассмотрим на примере подключения одного светодиода к автомобильному аккумулятору 12 вольт.

В данном случае:

• Uпит — 12 вольт (напряжение в авто аккумуляторе)
• Uпад — 2,2 вольта (напряжение питания светодиода)
• I — 10 мА или 0,01 А (ток одного светодиода)

По вышеуказанной формуле, получим R=(12-2. 2)/0.75*0.01 = 1306 Ом или 1,306 кОм

Ближайшее стандартное значение резистора — 1,3 килоОм

Это еще не всё. Требуется вычислить требуемую минимальную мощность резистора.

Но для начала определим фактический ток I (он может отличаться от указанного выше)

Формула: I = U / (Rрез.+ Rсвет)

• Rсвет — Сопротивление светодиода:

Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом,

из этого следует, что ток в цепи

I = 12 / (1300 + 220) = 0,007 А

Фактическое падение напряжения светодиода будет равно:

И наконец, мощность равна:

P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (12 -1,54)²/ 1300 = 0,0841 Вт).

Следует взять чуть больше мощности стандартной величины. В данном случае лучше подойдет 0,125 Вт.

Итак, чтобы правильно подключить один светодиод к 12 вольтам, (авто аккумулятор) потребуется в цепь вставить резистор, сопротивлением 1,3 кОм и мощностью 0,125 Вт.

Резистор можно присоединять к любой ноге светодиода.

У кого в школе, по математике была твердая двойка — есть вариант попроще. При покупке светодиодов в радиомагазине, спросите у продавца какой резистор Вам нужно будет вставить в цепь. Не забудьте указать напряжение в цепи.

Как подключить светодиод к 220в

Размерность сопротивления в данном случае расчитывается подобным образом.

Исходные данные те же. Светодиод потреблением 10 мА и напряжением 2.2 вольт.

Только напряжение питания в сети 220 вольт переменного тока.

R = (Uпит.-Uпад.) / (I * 0,75)

R = (220 — 2.2) / (0,01 * 0,75) = 29040 Ом или 29,040 кОм

Ближайший по номиналу резистор стандартного значения 30 кОм.

Мощность считается по то й же формуле.

Для начала определяем фактический ток потребления:

I = U / (Rрез.+ Rсвет)

Rсвет = Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом,

а из этого следует, что ток в цепи будет:

I = 220 / (30000 + 220) = 0,007 А

Таким образом реальное падение напряжения светодиода будет:

Uпад. свет = Rсвет * I = 220 * 0,007 = 1,54 В

И наконец мощность резистора:

P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (220 -1,54)² / 30000 = 1,59 Вт)

Мощность сопротивления должна быть не менее 1,59 Вт, лучше немного больше. Ближайшее большее стандартное значение 2 Вт.

Итак для подключения одного светодиода к напряжению 220 вольт, нам потребуется в электрическую цепь примостить резистор номиналом 30 кОм и мощностью 2 Вт .

НО! Так как в данном случае ток переменный, то светодиод буде гореть только в одну полуфазу то есть будет очень быстро мигать, приблизительно со скоростью 25 вспышек в секунду. Человеческий глаз это не воспринимает и будет казаться, что светик обычно горит. Но на самом деле он все равно будет пропускать обратные пробои, хоть и работает только в одном направлении. Для этого требуется поставить в цепь обратно направленный диод, дабы сбалансировать сеть и уберечь светодиод от преждевременного выхода из строя.

Или светоизлучающий диод (англ . LED Light-emitting diode) — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Иными словами, светится, когда через него течет ток. Похоже на простую лампу накаливания, но устроен светодиод сложнее. В статье рассказывается об особенностях светодиода, о том как правильно подключать светодиод и о способе расчёта резистора для светодиода.

Особенности светодиода

Что-бы понимать, как правильно подключать светодиоды нужно разбираться в некоторых особенностях:

• светодиод питается током . Напряжение, подаваемое на светодиод не имеет значения. Это может быть и 3В, и 1000В. Главное — выдержать необходимый ток. При нехватке тока, светодиод светится тусклее, чем может. При превышении тока светодиод светит ярче, но сильно греется. Светодиод, через который пропускают ток больше, чем он ожидает, перегреется и проработает совсем недолго. В данном случае всегда лучше «недолить».
• падение напряжения . Важная характеристика светодиода — падение напряжения. Это значение показывает, на сколько вольт уменьшится напряжение при прохождении через светодиод при последовательном соединении. Например, если падение напряжения на светодиоде 3,4 вольта, то при напряжении питания 12 вольт, после первого светодиода остается 12-3,4= 8,6 вольт. На втором потеряется еще 3,4 вольта. Останется 8,6-3,4=5,2В. А после третьего останется 5,2-3,4=1,8 вольта. Это меньше, чем падение напряжения светодиода. Значит, больше светодиодов запитать мы не сможем.
• температурный режим. Светодиод нагревается во время свечения. Чем мощнее светодиод, тем сильнее он нагревается. В случае с маломощными светодиодами в пластиковом корпусе, их нагревом можно пренебречь. Если вы имеете дело со сверхмощными яркими светодиодами, нужно думать об охлаждении.
• полярность . При подключении светодиода нужно соблюдать полярность. Если перепутать плюс и минус, то ничего особенно страшного не случится, но светодиод не будет светить, и ток через него не пройдёт. У светодиода 2 вывода: анод и катод. Анод — положительный вывод. Он подключается к положительному полюсу источника питания. Катод — отрицательный. Его подключают к минусу (земле). Держа светодиод в руке выводы можно отличить по длине: анод делают длиннее катода. Внутри колбы светодиода выводы можно тоже отличить по размеру. Катод более массивен и по форме напоминает чашу.

Светодиод. Видна разница в длине катода и анода.

Светодиод. На крупном плане различим катод, напоминающий по форме чашу.

Необходимый ток и падение напряжения можно узнать из спецификации светодиода. В нашем магазине такая информация обязательно указывается на странице товара. Если у вас уже есть светодиод, но вы не знаете его характеристик, можно считать, что нужен ток 25мА, а падение напряжения считать равным 3В. Казалось бы, эти параметры идеально подходят для того, что-бы светодиод подключить напрямую к выводу Arduino. Но всё не так просто. Как отмечалось выше, светодиод токовый прибор. Если обычная лампочка сама себе выберет ток, то светодиод выбирает себе напряжение. То есть, если светодиод требует для себя 3В, а мы подадим на него 5В, то ток вырастет настолько, что светодиод сгорит. Это происходит потому, что он пытается удержать своё напряжение в 3V, а источник пытается выдать свои 5В. Начинается смертельная схватка. Если источник питания слабый, и светодиод сумеет просадить на нём напряжение до нужного — он уцелеет, а нет — источник питания выиграет битву, и светодиод сгорит. Для того, чтобы избежать проблем, нужно стабилизировать ток для светодиода. Простейший стабилизатор тока — резистор. Включаем последовательно со светодиодом резистор, резистор ослабляет источник питания, стабилизируя ток. При подключении больших и мощных светодиодов используют уже специальные тока, вместо резисторов. Резистор нужно уметь расчитывать.

Ничего сложного в расчёте резистора нет. Из формул нам понадобится разве что закон Ома : сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Для расчёта сопротивления резистора для светодиода (R ) нужно знать: напряжение питания (Uпит ), падение напряжения на светодиоде (Uсв ) и необходимый светодиоду ток(I ).

Формула очень простая: R = (Uпит — Uсв) / I

Для простоты расчёта принимается ряд «стандартных» параметров:

Uпит=5 В, Uсв=3 В, I=25 мА=0,025 А

R = 5 — 3 / 0.025 = 80 Ом

Ближайшее стандартное сопротивление резистора — 100 Ом.

Однако, поскольку часто приходится иметь дело со светодиодами, точные параметры которых неизвестны, лично моя рекомендация: исключить падение напряжения из формулы. Так мы получим универсальную формулу для расчёта резистора для любого светодиода, при этом ограничим ток с запасом и не сильно потеряем в яркости. Однако, если вы собираете осветительный прибор и вам важно добиться максимальной светимости светодиода, используйте полную формулу, описанную выше. Итак, по моей упрощённой формуле расчёт будет таким:

R = 5 / 0.025 = 200 Ом

Ближайшее стандартное сопротивление резистора — 220 Ом. С помощью него и будем подключать. Резистор следует включать в цепь между положительным полюсом источника и анодом светодиода.

Теперь вы знаете, как правильно подключить один светодиод. Но что делать. когда вам нужно подключить несколько светодиодов к одному источнику питания?

При подключении одного светодиода ничего сложного нет. Мы только что обсудили это чуть выше. Но как правильно поступить, если одного светодиода недостаточно? Например, мы хотим подключить 15 светодиодов от источника питания 12В. Параметры светодиода для расчётов возьмём стандартные. Для дальнейших рассуждений придётся опять потормошить старика Ома и вспомнить, что при последовательном соединении напряжение складывается (в данном случае речь о падении напряжения на каждом светодиоде), а сила тока остаётся неизменной. При параллельном — наоборот. Теперь рассмотрим различные варианты подключения светодиодов.

Наиболее простой способ. Все светодиоды подключаем гирляндой друг за другом. Катод первого к аноду второго и т.д. Необходимый светодиодам при параллельном соединении ток не зависит от количества светодиодов и составляет 25мА. Ещё потребуется учесть падение напряжения на каждом светодиоде. Пытливый читатель, дружащий с математикой, сейчас должен был запнуться. Падение напряжения рассчитывается как сумма падения напряжения для всех светодиодов. Да ещё и нужно оставить запас. Запас стоит оставлять из-за того, что светодиоды не идеальны. Падение напряжения сильно колеблется даже у светодиодов одного производителя и в одной партии. Падение зависит от температуры, да ещё и растёт по мере старения светодиода. У нас падение составит 15*3 = 45В. А источник всего на 12 вольт. Этот вариант отпадает. Последовательно мы можем позволить себе подключить только 12/4 = 4 светодиода. С запасом всего 3 светодиода в параллели. Теперь можно подключить перед цепочкой из трёх светодиодов токоограничительный резистор на 480 Ом (R = 12/0.025 = 480) и радоваться. Все три светодиода теперь получают ток в 25мА. Но неидеальность светодиодов означает, что нам может попасться экземпляр, который рассчитан на ток всего лишь в 20мА. Или чуть меньше. Или чуть больше. Неважно. Важно то, что наши рассчитанные 25mA окажутся избыточными. Такой светодиод начнёт греться и перегорит раньше других. Он перестанет пропускать через себя ток. Тогда все остальные светодиоды тоже погаснут. Последовательное подключение — недостаточно надёжная схема. Один перегоревший светодиод нарушает работу всей цепочки.

Достоинства : простая и дешёвая схема, низкое потребление тока.
Недостатки : необходимость в источнике питания с большим вольтажом, крайне низкая надёжность схемы.

Итак, последовательно нам удалось соединить только 3 светодиода. Но что если требуется подключить все 15?

Параллельное подключение светодиодов

Здесь у нас всё наоборот. Силу тока нужно умножить на количество светодиодов, а падение напряжения посчитать только 1 раз.
Сила тока: I = 0,025 * 15 =0,375 А
Нам потребуется источник питания, способный выдать максимальный ток в 0,375 А. Округлим до 0,35 (помните, что лучше «недолить»?). По напряжению тоже укладываемся: 12 — 2 = 10. Остаётся с большим запасом.

Пытливый читатель, запнувшийся парой абзацев ранее, может воскликнуть: «Погодите! Так зачем нам 12 вольт, если мы можем обойтись и пятью?». «Можем!» — ответим ему мы. Но не торопитесь с выводами, это ещё не конец .

Мы определились, что светодиоды будут подключены параллельно. Необходимо ограничить ток в цепи. Допустим, специального драйвера у нас нет. Возьмём резистор. Рассчитаем необходимое сопротивление по давно известной формуле: 12 В * 0,35 А = 4,2 Ом. Подключим его между источником питания и анодами светодиодов:

Вот, казалось бы, и всё. Но есть проблема:

Как отмечалось выше, светодиоды не обязательно имеют те характеристики, которые заявлены производителем. Всегда есть разброс. И вот мы задали ток в 0,35 ампер и смотрим на светящуюся линейку светодиодов. Но всем им нужен разный ток. Одному, как мы и рассчитывали 25мА, другому — 20мА, третьему 21мА, а вот нашёлся совсем кривой светодиод, ему нужно всего 15мА. А мы пропускаем через него 25 — почти в 2 раза больше. Светодиод греется и быстро перегорает. В линейке стало на 1 светодиод меньше. Теперь для питания оставшихся светодиодов нам требуется 35мА. Пока всё не выглядит особенно плохо. Мы ограничили ток с запасом. Мы молодцы. Но не выдержал ещё один светодиод. Осталось 13. Теперь весь наш ток делится не на 15, а на 13 светодиодов. На каждый из них приходится по 26мА. Теперь абсолютно все светодиоды работают на повышенном токе. Очень скоро перегреется следующий. Самые стойкие получат уже по 29мА — 116% от номинала. Всего 2 перегоревших светодиода запустили цепную реакцию. Скоро вся линейка перегорит, а вы так и не поймёте почему (ну или поймёте, мы же только что всё разобрали). Собственно, избавиться от такого печального сценария просто. Нужно к каждому светодиоду поставить по собственному токоограничительному резистору. Для тока в 25мА и напряжения 12В нужен резистор на 480 Ом. Это не спасёт от проблемы «кривых» светодиодов, но их перегорание никак не повлияет на остальные.

Достоинства : высочайшая надёжность.
Недостатки : высокое потребление тока, высокая стоимость схемы.

Параллельное подключение светодиодов — идеальный вариант. Всегда стремитесь к тому, чтобы подключать светодиоды параллельно и ограничивать ток каждого светодиода по отдельности своим резистором. Если вы используете светодиодные драйверы (), то каждому светодиоду нужно подключать свой драйвер. Именно поэтому параллельные схемы с большим количеством светодиодов становятся слишком дорогими. В реальности приходится идти на компромисс и объединять светодиоды в цепочки.

Комбинированный способ подключения светодиодов

Итак. Подключим наши 15 светодиодов комбинированным способом. Вспомним расчёт для последовательного подключения. Там мы выяснили, что от 12 вольт можем безболезненно запитать 3 светодиода. На каждый из 3-х светодиодов потребуется резистор в 480 Ом. Это и будет наша цепочка — 3 светодиода и резистор. Теперь мы параллельно подключим 5 таких цепочек. При параллельном соединении напряжение питания остаётся неизменным, а сила тока для каждой цепочки умножается на количество цепочек. Получается, нужен источник на 12В и 5*0,025=0,125А. Как видим, такой способ подключения сильно экономит ток.

Достоинства : низкое потребление тока при большой плотности светодиодов, каждая цепочка не зависит от соседних, благодаря наличию собственного токоограничительного резистора.
Недостатки : внутри цепочки мы получаем те же проблемы, что и при обычном параллельном соединении. При наличии «кривых» светодиодов в цепочке, она выйдет из строя раньше других.

Комбинированное подключение светодиодов. 3 цепочки по 3 светодиода.

При подключении светодиодов к источнику питания предпочтительно использовать параллельное соединение, снабжая каждый светодиод отдельным стабилизатором. При подключении большого количества светодиодов, для удешевления конструкции возможно комбинирование последовательного и параллельного способов соединения светодиодов для достижения оптимального результата.

Выключение ламп в периодической последовательности

В посте объясняется схема, которая последовательно выключает группу ламп с заданной скоростью задержки, установленной пользователем с помощью встроенного потенциометра. Идеи были запрошены г-ном Азамом Джамалом

Я хочу сделать схему, которая работает следующим образом: минут оставшийся свет будет регулярно выключаться, как каждый должен погаснуть через 5 минут, другие означают, что через 45 минут все 9 огней погаснут соответственно.

Пожалуйста, помогите мне?

Функционирование схемы можно понять следующим образом:

Первая схема, ниже которой расположены простые IC 555 и IC 4017, выполняет базовую последовательность включения ламп в течение 5 минут, временная частота определяется настройкой горшка 100k.

Должна быть установлена ​​частота, которая может составлять 50% от желаемой скорости последовательности, то есть здесь она должна быть установлена ​​для создания периодов ВКЛ и ВЫКЛ со скоростью 2.5 минут.

Вторая схема представляет собой простую схему драйвера реле на основе SCR, которую необходимо повторить 9 раз для предполагаемых выходов микросхемы 4017.

В соответствии с запросом, пока SPDT переключается в положение заземления, IC555 остается отключенным, а первая лампа (1) остается включенной на неопределенный срок.

Также в этом положении все выводы IC 4017, начиная с контакта 2, заблокированы при нулевом напряжении, что означает, что реле подключенных драйверов реле SCR находятся в положениях N/C, гарантируя, что все подключенные лампы остаются включенными.

Таким образом, все девять ламп от вывода 2 до вывода 11 IC 4017 теперь находятся в активированном положении вместе с лампой 1, связанной со каскадом управления транзисторным реле SPDT.

В желаемый период времени, когда SPDT переключается, первая лампа (1) выключается, и схема таймера 555 инициируется с процессом подсчета.

Через 5 минут микросхема 555 подает свой первый допустимый импульс на контакт 14 микросхемы 4017, переводя контакт 2 в состояние высокого уровня, что, в свою очередь, блокирует соответствующий драйвер реле SCR, отключая первую лампу в последовательности.

Еще через 5 минут контакт 4 становится высоким, выключая соответствующую лампу драйвера реле SCR, и процесс повторяется до тех пор, пока не активируется последний контакт 11 в последовательности, выключая последнюю лампу в последовательности, и это также блокирует контакт 4 замораживания IC555. всю схему до тех пор, пока операции не будут сброшены пользователем для перезапуска цикла заново.

Принципиальная схема

Задающая ступень реле

Последовательное включение огней с расширением жидкого металла…

КОНСПЕКТ: Жидкие металлы, определяемые как металлы или сплавы с температурой плавления ниже или близкой к комнатной температуре, можно рассматривать как аморфное твердое вещество без какой-либо кристалличности в расплавленном состоянии, проявляющее текучесть и металличность, принципиально отличающиеся от твердых металлов и других жидкостей. . В последнее десятилетие галлий как типичный типичный жидкий металл с температурой плавления ∼29,8°C, практически отсутствующим давлением паров и незначительной токсичностью был предложен в качестве основного материала для изготовления жидких металлов на основе галлия (Ga). ЛМ).Этот класс необычных материалов с уникальными физико-химическими свойствами, такими как превосходная тепло- и электропроводность, текучесть, способность к трансформации формы, способность к самовосстановлению и биосовместимость, биоразлагаемость, каталитические свойства, плазмонный эффект и легкая доступность для функционализации, привлек значительное внимание в широко распространенные приложения. Как правило, под действием кислорода и воды из окружающей среды ультратонкие оксидные слои будут образовываться на границе раздела LM-окружающей среды, что может обеспечить физический, химический и электрический барьер для предотвращения дальнейшего окисления LM.Введение возбуждений, таких как электрические, химические, электрохимические, механические и ультразвуковые, а также изменение условий реакции, включая ингредиенты, температуру и время, будет способствовать образованию оксида. Однако наличие оксидов — это палка о двух концах, которую иногда считают неприятностью из-за ухудшения производительности и стабильности; например, оксиды будут прилипать к системе, что создает проблемы для жидких приложений (таких как теплоносители, среды для насосов и микротекучесть).И наоборот, в некоторых случаях оксиды считаются необходимыми для улучшения функциональности, такой как преобразование формы, адгезия к субстрату, внутриклеточное поглощение и т. д. По этой причине основной целью регуляции окисления является изменение фундаментальных физико-химических свойств или даже придание отчетливых и интересных свойств. свойств для ЛМ, тем самым расширяя область применения. Хотя технологические достижения показали значительный прогресс и большой потенциал LM, их регуляция окисления остается в зачаточном состоянии, что заслуживает дальнейшего внимания.В этом отчете мы представляем относительно подробный обзор регуляции окисления LM. Во-первых, рассматриваются основные свойства оксидов LM и их влияние на производительность LM. Затем видения расширяются до точной регуляции окисления с точки зрения жизненно важных структурных статусов LM. После этого описываются репрезентативные приложения, основанные на нашем собственном вкладе в эту область за последние годы. Наконец, здесь также представлены краткие перспективы и проблемы. В целом, этот отчет не только проливает свет на ценный баланс между нетронутыми LM и оксидами, но также предлагает перспективные принципы разработки и синтеза усовершенствованных LM материалов с настраиваемыми или даже беспрецедентными свойствами.

Схемы светодиодного чейзера/секвенсора | Журнал Nuts & Volts

Так называемый чейзер или секвенсер является одним из самых популярных типов схем управления светодиодами и широко используется в рекламных дисплеях и бегущих световых «канатных» дисплеях на небольших дискотеках и т. д.

Он состоит, по сути, из синхронизируемой ИС или другого электронного блока, который управляет массивом светодиодов таким образом, что отдельные светодиоды (или небольшие группы светодиодов) включаются и выключаются в заданной и повторяющейся последовательности, тем самым создавая визуально привлекательный дисплей, в котором одна или несколько рябь света, кажется, многократно проходит через цепочку или вокруг кольца светодиодов.

КМОП-ИС 4017B, вероятно, является самой известной и наиболее широко используемой ИС для управления светодиодами, используемой в приложениях чейзера/секвенсора. В этой статье рассматриваются различные практические схемы, основанные на этой конкретной ИС.

4017B ОСНОВЫ

4017B является представителем популярного семейства цифровых КМОП-ИС 4000B и может использовать любое напряжение питания постоянного тока в диапазоне от 3 до 15 В. На самом деле это микросхема счетчика/делителя декад с тактовой частотой и 10 полностью декодированными выходами с защитой от короткого замыкания, каждый из которых можно использовать для непосредственного управления простым светодиодным дисплеем.При желании различные выходы могут быть подключены обратно к клеммам управления IC, чтобы устройство считало (или делило) любое число от двух до девяти, а затем либо останавливало, либо перезапускало другой цикл счета.

Числа ИС 4017B могут быть соединены каскадом, чтобы обеспечить деление на несколько декад или сделать счетчики с любым желаемым количеством декодированных выходов. Таким образом, 4017B является исключительно универсальным устройством, которое можно легко использовать для отслеживания или последовательности основного светодиодного дисплея практически любой желаемой длины.

На рис. 1 показаны схема, обозначения выводов и базовая функциональная схема 4017B, а на рис. 2 показаны временные диаграммы сигнала микросхемы, которая включает в себя пятикаскадный счетчик Джонсона и имеет функции CLOCK, RESET и CLOCK. БЛОКИРОВКА входных клемм.

РИСУНОК 1. Внешний вид и обозначения выводов (а) и принципиальная функциональная схема; (b) микросхемы счетчика/делителя декад 4017B.

РИСУНОК 2. Временная диаграмма сигнала 4017B с заземленными клеммами RESET и CLOCK INHIBIT.

Внутренние счетчики увеличиваются на один счет при каждом положительном переходе входного тактового сигнала, когда клеммы CLOCK INHIBIT и RESET имеют низкий уровень. Девять из 10 декодированных выходов имеют низкий уровень, а оставшийся выход высокий в любой момент времени. Выходы становятся высокими последовательно, в соответствии с тактовым сигналом, при этом выбранный выход остается высоким в течение одного полного тактового цикла. Дополнительный сигнал CARRY OUT завершает один цикл для каждых 10 входных циклов тактового сигнала и может использоваться для пульсации дополнительных ИС 4017B в приложениях счета с несколькими декадами.

Обратите внимание, что цикл счета 4017B можно заблокировать, установив высокий уровень сигнала на клемме CLOCK INHIBIT (контакт 13), и что высокий уровень сигнала на клемме RESET (контакт 15) обнуляет счетчик и устанавливает декодированный «0» на выходной клемме ( контакт 3) высокий.

A 4017B ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ СВЕТОДИОДОВ

4017B представляет собой универсальную и простую в использовании ИС и (как и большинство ИС серии 4000B) имеет выходы с защитой от короткого замыкания, которые демонстрируют несколько неожиданные характеристики при управлении нагрузками светодиодного типа. На рис. 3 показана практическая тестовая схема 4017B, которую можно использовать для демонстрации основных действий микросхемы и характеристик управления выходным сигналом. Схему лучше всего строить на макетной плате типа «штепсельной вилки», в которой компоненты и провода просто вставляются в блоки с пружинными контактами.

РИСУНОК 3. A 4017B Тестовая и демонстрационная схема следящего за светодиодом/секвенсора.

В модели Рисунок 3 микросхема таймера 555 (IC1) используется в качестве асимметричного генератора прямоугольных импульсов с переменной частотой, который подает тактовые сигналы на вход CLK микросхемы 4017B (IC2).Этот выходной сигнал обычно имеет высокий уровень, но один раз за цикл кратковременно переключается на низкий уровень, что приводит к включению светодиода 5. Внутренние коммутационные действия 4017B инициируются, когда этот сигнал снова становится высоким и LED5 выключается. Обратите внимание, что тактовый сигнал подается на ИС 4017B через съемный канал A и, таким образом, может быть физически прерван при необходимости; R4 и R5 защищают вход 4017B от повреждения, когда Link A разомкнут или разорвано положительное соединение питания IC2.

В рис. 3 положительная линия питания постоянного тока подключена к контакту 16 микросхемы 4017B через внешний многодиапазонный измеритель постоянного тока, который (поскольку ток покоя IC2 незначителен) дает прямое считывание тока, потребляемого микросхемой. текущая активная выходная нагрузка.4017B подключается (через контакты 10 и 15) в режиме «деления на четыре» и последовательно управляет четырьмя наборами выходных нагрузок, которые обозначены от «0» до «3».

Выход «0» принимает форму одного светодиода, когда канал B разомкнут, или короткого замыкания, когда канал B замкнут. Выход «1» имеет форму одного светодиода. Выход «2» представляет собой два последовательно соединенных светодиода. Выход «3» представляет собой три последовательно соединенных светодиода. Все светодиоды красного цвета повышенной яркости.

Когда построение цепи Рисунок 3 завершено, замкните линию A, разомкните линию B, подсоедините счетчик на место и подключите блок к источнику питания 9 В постоянного тока.Отрегулируйте RV1, чтобы получить медленную тактовую частоту, отметив, что светодиод 5 дает короткую вспышку во время каждого цикла, и что все остальные светодиоды или группы светодиодов активируются последовательно. Вы, вероятно, будете удивлены, заметив, что все светодиоды дисплея (светодиоды с 1 по 4) работают с почти одинаковой яркостью, и что все выходные нагрузки дают примерно одинаковые показания тока на тестовом измерителе.

При тестировании схемы Рисунок 3 можно проверить отдельные токи нагрузки, подождав, пока нагрузка активируется, а затем «заморозить» дисплей, открыв линию A.Когда нагрузка «0» активна, ток нагрузки обычно составляет 17,5 мА при разомкнутом канале B или 19 мА при закрытом канале B; токи нагрузки «2» и нагрузки «3» обычно составляют 16 мА и 12,5 мА соответственно. Таким образом, при использовании источника питания 9 В ток нагрузки обычно составляет 19 мА при коротком замыкании или 12,5 мА при управлении тремя последовательно соединенными красными светодиодами. Графики рис. 4 и 5 помогают объяснить действие этой схемы.

РИСУНОК 4. Типичная диаграмма прямой ток/напряжение красного светодиода высокой яркости.

РИСУНОК 5. Типичный график зависимости напряжения питания от выходного тока схемы на Рисунке 3 при работе с различными типами нагрузок.

На рис. 4 показана типичная диаграмма прямой ток/напряжение красного светодиода высокой яркости. Обратите внимание, что большие изменения прямого тока вызывают относительно небольшие изменения прямого напряжения. Таким образом, когда ток увеличивается с 10 мА до 30 мА, прямое напряжение увеличивается всего на 0,22 В, и в этом случае светодиод действует как нагрузка чистого напряжения (нулевой импеданс) последовательно с импедансом 11 Ом.На практике этот импеданс варьировался от 10 до 15 Ом в большей части диапазона рабочего тока светодиода.

Рисунок 5 показывает типичный график зависимости напряжения питания от выходного тока, который применяется к каждому выходу схемы Рисунок 3 при управлении различными типами нагрузок.

Обратите внимание, что каждый выходной КМОП-каскад действует как слабоуправляемый генератор постоянного тока, у которого выходной ток короткого замыкания определяется значением напряжения питания, а значение тока управления светодиодом зависит от фактического значения Vвых каскада.

В схеме Рисунок 3 — при использовании источника питания 9 В — Vout равно нулю при управлении закороченным выходом, и в этом случае на выходном каскаде вырабатывается 9 В, Iout составляет 19 мА, и, таким образом, 171 мВт рассеивается на выходном каскаде. . Когда, с другой стороны, цепь 9 В управляет тремя последовательно соединенными светодиодами, Iвых составляет 12,5 мА, Vвых составляет 5,85 В (см. , рис. 4 ), 3,15 В вырабатывается на выходном каскаде и, таким образом, менее 40 мВт. рассеивается в выходном каскаде.

Обратите внимание, что в большинстве спецификаций КМОП серии 4000B указаны максимально допустимые значения рассеиваемой мощности постоянного тока микросхемы 4017B: 100 мВт на выходной каскад и 500 мВт на корпус, и эти цифры следует учитывать при экспериментах с . Рис. 3 Тестовая/демонстрационная схема .

PRACTICAL 4017B CHASER/SEQUENCER ЦЕПИ

На рис. 6 показана практическая схема 10-светодиодного чейзера 4017B, в котором IC1 действует как тактовый генератор с переменной частотой, а IC 4017B подключен к режиму декадного счетчика путем заземления его CLOCK INHIBIT (контакт 13) и RESET ( контакт 15) клеммы управления. Действие схемы таково, что визуальный дисплей выглядит как движущаяся точка, которая многократно перемещается слева (светодиод 0) вправо (светодиод 9) за 10 дискретных шагов по мере того, как на выходах 4017B последовательно устанавливается высокий уровень и включаются светодиоды.Светодиоды, конечно, не обязательно должны быть соединены по прямой линии; их можно, например, расположить по кругу, и в этом случае круг будет казаться вращающимся.

РИСУНОК 6. 10-светодиодный чейзер/секвенсер может использоваться с напряжением питания всего до 8 В и воспроизводит изображение с движущимися точками.

Обратите внимание, что схема Рис. 6 основана на внутреннем действии 4017B для ограничения тока светодиода до безопасных значений, и поэтому эту схему можно безопасно использовать с напряжением питания максимум до 8 В без риска превышения Пределы рассеиваемой мощности IC 100 мВт на выходной каскад.

На рис. 7 показана модифицированная версия вышеуказанной схемы, в которой токоограничивающий резистор на 470 Ом подключен последовательно с каждым светодиодом, чтобы уменьшить рассеиваемую мощность ИС до безопасного уровня. Эта схема может использовать любой источник постоянного тока в диапазоне от 6 до 15 В.

РИСУНОК 7. Эта версия прожектора с 10 светодиодами может использоваться с любым источником питания до 15 В.

На рис. 8 показан вариант схемы, в которой светодиоды используют один токоограничивающий резистор (R3), который можно с достаточной уверенностью использовать при максимальном напряжении питания до 12 В. На рис. 9 показан возможный эквивалент этой схемы при питании от источника 15 В, который иллюстрирует ограничения конструкции.

РИСУНОК 8. Эта версия бегунка может использоваться с питанием максимум до 12 В.

РИСУНОК 9. Возможный аналог схемы на Рисунке 8 при питании от источника 15 В.

Действие 4017B таково, что когда данный светодиод включен, он эффективно заземляет аноды всех других светодиодов; Таким образом, резистор R3 заставляет «выключенные» светодиоды смещаться в обратном направлении.Из-за низкого обратного напряжения светодиодов это действие может привести к тому, что один или несколько «выключенных» светодиодов перейдут в стабилитрон примерно на 5 В, что даст результаты, показанные на диаграмме, и, возможно, вызовет перегрузку по мощности в активном выходном каскаде ИС. .

Таким образом, когда 4017B используется для управления простыми дисплеями с одним светодиодом на выход в режиме движущейся точки, светодиоды могут быть подключены непосредственно к выходам ИС, если значения питания ограничены максимальным значением 8 В, но при напряжениях питания больше 8В светодиоды должны быть подключены к выходам ИМС через токоограничивающие резисторы.Различные альтернативные типы схем светодиодных дисплеев 4017B показаны на рисунках с 10 по 15 .

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ ДИСПЛЕИ

Выходные каскады 4017B могут одинаково легко вырабатывать и потреблять ток. На рис. 10 показано, как ИС можно использовать в режиме стока для создания дисплея с подвижным отверстием, в котором девять из 10 светодиодов горят в любой момент времени, а отдельные светодиоды выключаются последовательно. Если светодиоды распаяны в виде круга, будет казаться, что круг вращается.Обратите внимание, что, поскольку все светодиоды, кроме одного, горят одновременно, каждый светодиод должен быть снабжен токоограничивающим резистором, чтобы удерживать рассеиваемую мощность ИС в безопасных пределах.

РИСУНОК 10. 10-светодиодный дисплей с подвижным отверстием.

На практике дисплеи с подвижными точками гораздо популярнее, чем с подвижными отверстиями. При желании можно использовать дисплеи с движущимися точками типа (рисунок 6, ) с менее чем 10 светодиодами, просто исключив ненужные светодиоды, но в этом случае будет казаться, что точка движется прерывисто или сканирует, поскольку ИС занимает 10 шаги часов для полной последовательности, и все светодиоды, таким образом, будут выключены во время нежелательных шагов.

Если требуется непрерывно движущийся дисплей с менее чем 10 светодиодами, его можно получить, подключив первую неиспользуемую выходную клемму 4017B к ее контакту 15 RESET, как показано, например, в схеме с четырьмя светодиодами. Рисунок 11 .

РИСУНОК 11. Четырехсветодиодный точечный дисплей с непрерывно движущимися точками.

В качестве альтернативы, схема может быть настроена на прерывистый дисплей с контролируемым числом шагов ВЫКЛ, просто подключив соответствующий один из нежелательных выходов к контакту 15 клеммы RESET.В Рисунок 12 , например, светодиоды отображают четыре шага, а затем четыре шага гаснут, после чего последовательность повторяется, что дает отображение с движущимися точками с 50-процентным пустым периодом.

РИСУНОК 12. Четырехдиодный индикатор с прерывистой движущейся точкой и 50% пустым периодом.

На рис. 13 показан довольно необычный и очень привлекательный пятишаговый секвенсор с четырьмя светодиодами, в котором все четыре светодиода изначально включены, но затем выключаются по одному, пока в конце концов (на пятом шаге) все четыре светодиода не погаснут; подробности секвенирования приведены в таблице , рисунок 13 .Обратите внимание, что в этой схеме светодиоды фактически соединены последовательно и что базовая схема не может использоваться для управления более чем четырьмя светодиодами.

РИСУНОК 13. Схема и таблица рабочих характеристик дисплея с четырьмя светодиодами и пятью шагами последовательного выключения.

На рис. 14 показан еще один необычный и привлекательный светодиодный дисплей. В этом случае 4017B выполняет последовательность из 10 шагов, при этом светодиод 1 горит для шагов с 0 по 3, светодиод 2 — для шагов с 4 по 6, светодиод 3 — для шагов 7 и 8 и светодиод 4 — для шага 9.Следствием этого действия является то, что визуальный дисплей, кажется, ускоряется от светодиода 1 к светодиоду 4, а не плавно перемещается от одного светодиода к другому. Действие ускорения повторяется в каждом цикле переключения, и циклы повторяются до бесконечности.

РИСУНОК 14. Дисплей непрерывного ускорения с четырьмя светодиодами, на котором рисунок ускоряется слева направо.

Наконец, На рис. 15 показана схема пятишагового 20-светодиодного чейзера с четырьмя банками, который можно использовать в качестве основы для множества привлекательных светодиодных дисплеев.Обратите внимание, что группа из четырех светодиодов подключена последовательно к каждому из пяти используемых выходов микросхемы, поэтому в любой момент времени горят четыре светодиода. На каждом включенном светодиоде падает примерно 2 В, что дает общее падение на 8 В на каждом включенном банке, и, таким образом, напряжение питания схемы должно быть выше этого значения, чтобы схема работала. В каждом блоке можно использовать большее количество светодиодов, если соответствующим образом увеличить значение напряжения питания.

РИСУНОК 15. Этот четырехрядный пятишаговый 20-светодиодный чейзер должен использоваться с напряжением питания не менее 9 В.

Одним из наиболее привлекательных и популярных светодиодных дисплеев секвенсора является световая веревка, и На рис. 16 показан базовый метод создания пятижильного дисплея с 20 светодиодами, который может управляться . Рис. 15 Цепь бегунка.

РИСУНОК 16. Базовый метод изготовления пятижильного 20-светодиодного световода для использования со схемой, показанной на Рисунке 15.

Здесь каждая группа из четырех последовательно соединенных «ступенчатых» выходных светодиодов схемы Рис.Имеется пять жил, и каждая из них должна иметь цветовую маркировку, чтобы ее можно было подключить к правильному выходному контакту микросхемы 4017B. В каждой нити четыре светодиода расположены на равном расстоянии друг от друга, но смещены по отношению к другим четырем нитям, так что между всеми 20 светодиодами есть одинаковое расстояние, когда пять нитей свернуты вместе (как показано внизу , рис. 16). ) для формирования полного светового троса, который обычно продевается через защитную прозрачную пластиковую трубку.

Если световой трос этого типа использует фиксированное расстояние, скажем, в пять дюймов между его светодиодами, его общая длина (с учетом нескольких неиспользуемых дюймов на каждом конце) будет около восьми футов.Когда дисплей активен, кажется, что четыре равномерно распределенных световых ряби непрерывно движутся по длине светового шнура, который приводится в действие непосредственно с выхода схемы .

МУЛЬТИПЛЕКС ДИСПЛЕЯ

Основное действие схемы Рисунок 14 с четырьмя светодиодами «ускорителя» таково, что кажется, что световой дисплей многократно ускоряется слева направо, при этом для завершения каждой последовательности требуется в общей сложности 10 тактовых циклов. На рис. 17 показано, как можно изменить схему, чтобы получить прерывистое отображение, при котором действие визуального ускорения происходит в течение 10 тактов, но затем все светодиоды гаснут в течение следующих 20 циклов, после чего действие повторяется.Действие схемы следующее.

РИСУНОК 17. Индикатор прерывистого ускорения с четырьмя светодиодами, при котором ускорение происходит на 10 тактов каждые 30 секунд.

У 4017B есть клемма CARRY OUT на контакте 2. Когда микросхема используется в обычном режиме деления на 10, эта клемма CARRY OUT производит один выходной цикл каждый раз, когда ИС завершает десятичный счет. В Рисунок 17 этот сигнал используется для тактирования второго 4017B (IC3), который подключен в режиме деления на 3, а его выход «0» подается на базу стробирующего транзистора Q1.Следовательно, в течение первых 10 тактовых циклов последовательности выход ‘0’ IC3 имеет высокий уровень, а транзистор Q1 смещен, поэтому IC2 действует так же, как уже описано для (рис. 14). ток на землю через Q1. Однако после 10-го тактового импульса выход «0» IC3 становится низким и отключает Q1, поэтому светодиоды больше не загораются, хотя IC2 продолжает последовательность. В конце концов, после 30-го тактового импульса, выход «0» IC3 снова становится высоким и включает Q1, что позволяет снова повторить действие дисплея и так далее.

Схема Рисунок 17 представляет собой простой пример мультиплексирования дисплея, в котором IC3 и Q1 используются для выборочного включения или отключения группы светодиодов.

В заключение этой статьи На рис. 18 показан еще один пример схемы мультиплексирования дисплея. В этом случае дисплей состоит из трех строк по шесть светодиодов в прерывистой последовательности, и эти строки последовательно активируются с помощью IC3 и отдельных транзисторов затвора, при этом в любой момент времени активируется только одна линия.

РИСУНОК 18. Мультиплексированный дисплей с шестью светодиодами и тремя строками с подвижными точками. Точка прерывисто движется вдоль линий.

Обратите внимание, что базовую схему Рис. 18 можно легко расширить для управления 10 последовательно активируемыми линиями, каждая из которых может иметь до 10 выходов для управления светодиодами. Таким образом, расширенную схему можно использовать в качестве чейзера/секвенсора с 100 выходами для управления светодиодами. НВ

Project MUSE — Kinetic Art: регистр сдвига, схема последовательного включения света

Леонурдо, Том.5, стр. 59-61. PergamonPress 1972. Отпечатано в Великобритании КИНЕТИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО: РЕГИСТР СМЕЩЕНИЯ, СХЕМА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СВЕТОВ Дэвид Смит* В 1970 году, будучи студентом Сиднейского университета в Австралии и членом тамошней группы Optronic Kinetics, я сконструировал свой «Кинетический Калейдоскоп’ (ср. рис. 1) [л]. Включение-выключение или мигание индикаторов в массиве, образующем изображение, управляются электронной схемой, называемой сдвиговым регистром. Я опишу эту схему, прежде чем подробно рассказать о построении картины и своих размышлениях о применении современных технологий в искусстве.Схема регистра сдвига может быть легко собрана тем, кто имеет некоторый опыт работы с цифровой электроникой переключения [2]. В основном она состоит из схемы, состоящей из любого количества идентичных устройств, называемых JK-триггерами, соединенных последовательно, как показано на схеме на рис. 2. Вид схемы сзади показан на рис. Транзистор открыт, когда выходное напряжение на его базе имеет заданное значение.Свойства отдельного триггера следующие: он имеет два выхода напряжения, обозначенные буквой Q и на рис. 2, каждый из которых может иметь либо высокий, либо низкий уровень напряжения. Два выхода всегда дополняют друг друга, то есть когда Q низкий, тогда высокий, и наоборот. Чтобы произошло изменение выхода, необходимо применить триггер или инициирующий импульс, генерируемый тактовой схемой. Тип изменения выходного сигнала также определяется уровнями входного напряжения на клеммах J и K каждого триггера.Каждая из клемм Q и подключена к входным клеммам J и K соседнего триггера, как показано на рис. 2. Если входные уровни на J и K изменяются и после каждого изменения подается триггерный импульс, происходят следующие соответствующие изменения на выходе: когда J высокое, а K низкое, Q становится или остается высоким; когда J низкий, а K высокий, Q становится или остается низким; когда и J, и K высоки, Q остается неизменным после срабатывания, и, наконец, когда и J, и K низки, Q становится противоположным тому, что было до срабатывания.Рис. 1. «Кинетический калейдоскоп», кинетическая картина с последовательно включенными огнями, 250 Вт, макс., 90 х 105 х 22 см, 1970 г. Выходную добротность любого триггера можно изменить также подачей на него внешнего напряжения. Например, если Q имеет низкий уровень и к нему приложено внешнее высокое напряжение путем замыкания переключателя B, то Q изменится на свое высокое значение и останется там даже после размыкания переключателя. Когда схема сдвигового регистра, состоящая из цепочки триггеров, впервые включается, выход Q каждого триггера низкий, и ни одна из лампочек не загорится.Если на мгновение подать положительное внешнее напряжение на переключателе B на выход Q первого триггера, оно изменится на это значение и загорится первая лампочка. При этом на входы J и K второго триггера поступает новое напряжение и, в соответствии со свойствами описанной выше схемы, первый триггерный импульс вызывает гашение лампочки № 1 и зажигание лампочки № 2. вверх. Второй триггерный импульс приводит к тому, что № 2 гаснет, № 3 загорается и так далее.Таким образом, по цепочке передается информация в виде уровня напряжения, наличие которого подтверждается свечением лампочки. Глаза видят свет, который * инженер-электрик и художник, живущий по адресу 16A Station Street, Pymble, N.S.W.2073, Австралия. (Получено 26 августа 1971 г.), кажется, непрерывно перемещается от лампочки к лампочке. Когда информация о напряжении достигает последней лампочки, 59 60 David Smith SWLTCH c Рис. 2. Схема схемы последовательного переключения регистра shijit для «Кинетического калейдоскопа». он направляется обратно к первой лампочке по линии обратной связи, и цикл повторяется.Путем введения изменения уровня напряжения на…

Sequential Timer — Как создать свою последовательность

 недействительная установка () {
 
}

недействительный цикл () {
 for (int ledPin = 13; ledPin >= 9; ledPin = ledPin -1)
 {
 pinMode(ledPin, ВЫХОД);
 // Включаем светодиод
 // Ждать
 // Выключить светодиод
 }
}