Schemat wewnętrzny i specyfikacje napięcia taśmy LED

W tym artykule zbadano wewnętrzne obwody i mechanizmyOświetlenie paska LED. Informacje te przeznaczone są do dyskusji technicznych i nie są istotne dla typowych użytkowników zainteresowanych standardowym użytkowaniem taśm LED.
 

Wróć do podstaw - Napięcie układu LED

Wyznaczone napięcie npPasek LED, takie jak 12 V lub 24 V, jest głównie podyktowane:
1) Oznaczone napięcie diod LED i zastosowanych komponentów oraz
Rozmieszczenie diod LED na pasku LED.
Diody LED to zazwyczaj elementy 3-woltowe. Zaświeci ją 3-woltowa różnica przyłożona do dodatnich i ujemnych zacisków diody LED.
Co się stanie, gdy wiele diod LED zostanie ułożonych szeregowo, sekwencyjnie? Poszczególne napięcia diod LED są sumowane.
W rezultacie trzy diody LED połączone szeregowo wymagają napięcia przewodzenia 9 woltów (3 wolty x 3 diody LED), podczas gdy sześć diod LED połączonych szeregowo wymaga napięcia przewodzenia 18 woltów (3 wolty x 6 diod LED).
Oprócz diod LED niezbędny jest co najmniej jeden-rezystor ograniczający prąd, aby zapobiec przejściu paska LED w tryb nadprądowy. Rezystor jest połączony szeregowo z diodami LED, a jego rezystancja jest określana tak, aby pobierała również około 3 wolty.
Trzy diody LED połączone szeregowo wymagają napięcia 9 woltów dla diod LED i 3 woltów dla rezystora, co daje łącznie 12 woltów.
Sześć diod LED połączonych szeregowo wymaga napięcia 18 woltów dla diod LED i 3 woltów na rezystor (x2), co daje łącznie 24 wolty.
Stanowią one podstawowe elementy każdego zestawu diod LED na pasku LED. Konfigurację na pasku LED przedstawia poniższa grafika:
Co dzieje się z diodami LED podłączonymi równolegle? Napięcie pozostaje stałe, podczas gdy prąd jest równomiernie rozłożony w każdym obwodzie równoległym. W rezultacie, jeśli każda z trzech równoległych grup pobiera 50 mA przy 24 V, skumulowany pobór mocy wynosi 150 mA, również przy 24 V.
Te dwa przypadki 3 diod LED i 6 diod LED ilustrują konfigurację standardowej taśmy LED 12 i 24 V. ThePaski LEDwykorzystują 3-woltowe komponenty LED i są zaprojektowane z wieloma równoległymi konfiguracjami 3 lub 6 diod LED.

Czy dostarczane napięcie musi być dokładnie takie, jak podano?

Można zadać pytanie, czy 12 woltów oznacza dokładnie 12,0 woltów, czy też wystarczyłoby 11,9 woltów. Pozytywnym aspektem jest to, że istnieje znaczna elastyczność w zakresie mocy dostarczanej do urządzeniaPasek LED.
Poniższy wykres z arkusza danych diody LED ilustruje przepływ prądu przez diodę LED w funkcji napięcia
Przy napięciu 3,0 V ta konkretna dioda LED będzie pobierać około 120 mA. Zmniejszenie napięcia do 2,9 V spowoduje, że dioda LED pobierze około 80 mA. Zwiększenie napięcia do 3,1 V spowoduje, że dioda LED pobierze około 160 mA.
W przypadku paska LED 12 V składającego się z trzech diod LED i rezystora połączonych szeregowo, podanie napięcia 11 V zamiast 12 V skutecznie zmniejsza napięcie na każdej diodzie LED o 0,25 V.
Czy diody LED będą działać przy napięciu 2,75 V? Zgodnie z powyższym wykresem przewiduje się, że pobór prądu spadnie ze 120 mA na diodę LED do około 40 mA.
Chociaż oznacza to znaczny spadek, diody LED będą działać prawidłowo, aczkolwiek przy znacznie zmniejszonym poziomie jasności.
Co by się stało, gdybyśmy dostarczyli tylko 10 V do 12 VPasek LED? W tym przypadku zmniejszamy napięcie dla każdej diody LED o 0,5 V. Według wykresu przy napięciu 2,5 V diody LED będą pobierać minimalny prąd.
 

Przy tym poziomie napięcia prawdopodobnie zaobserwujesz omdleniePasek LED.

Wszystkie napięcia poniżej znamionowej pojemności paska LED są bezpieczne, ponieważ stale pobierają mniej prądu, zmniejszając w ten sposób ryzyko uszkodzenia lub przegrzania. Jaki jest stan poziomów napięć przekraczających 12V?
Przyjrzyjmy się dostarczaniu napięcia 12,8 V do paska LED 12 V. Spowoduje to podniesienie napięcia dla każdej diody LED o 0,20 V.
Dioda LED jest obecnie zasilana napięciem 3,2 V i pobiera prąd o natężeniu 200 mA, jak pokazano na wykresie.
Maksymalny prąd znamionowy podany przez producenta wynosi 200 mA. Przekroczenie tego poziomu może zagrozić integralności diody LED.
Należy pamiętać, że każda dioda LED ma inną wartość znamionową, a nieodłączna zmienność produkcyjna może wpływać na dopuszczalne zakresy napięcia dla konkretnego paska LED.
Wykazaliśmy, że pasek LED 12 V przechodzi ze stanu wyłączenia do przesterowania w ograniczonym zakresie napięcia od 10 V do 12,8 V.
Chociaż możliwe jest zapewnienie napięcia nieznacznie odbiegającego od podanego, należy zachować szczególną ostrożność, aby zapobiec potencjalnemu uszkodzeniu diod LED.
 

Jak można przyciemnićPasek LED?

Jedną z metod zmniejszenia jasności paska LED jest obniżenie napięcia wejściowego poniżej jego określonej wartości znamionowej, jak pokazano wcześniej. W rzeczywistości elektronika mocy jest nieskuteczna w zmniejszaniu napięcia wyjściowego w ten sposób.
Optymalna technika polega na zastosowaniu PWM (modulacja szerokości impulsu), w którym diody LED są włączane i wyłączane z dużą częstotliwością. Modyfikowanie cyklu pracy poprzez zmianę stosunku czasu włączenia do czasu wyłączenia może dostosować postrzeganą jasność strumienia świetlnego taśmy LED.