Calcular el voltaje de alimentación de un LED es un paso necesario para cualquier proyecto de iluminación eléctrica, y afortunadamente es fácil de hacer. Tales medidas son necesarias para calcular la potencia de los LED, ya que necesita saber su corriente y voltaje. La potencia de un LED se calcula multiplicando la corriente por el voltaje. En este caso, debe tener mucho cuidado al trabajar con circuitos eléctricos, incluso al medir pequeñas cantidades. En el artículo, consideraremos en detalle la cuestión de cómo averiguar el voltaje para garantizar el correcto funcionamiento de los elementos LED.
Funcionamiento LED
Los LED existen en diferentes colores, los hay de dos y tres colores, parpadeando y cambiando de color. Para que el usuario pueda programar la secuencia de funcionamiento de la lámpara, se utilizan diversas soluciones que dependen directamente de la tensión de alimentación del LED. Para iluminar el LED, se requiere un voltaje mínimo (umbral), mientras que el brillo será proporcional a la corriente. Voltaje encendidoEl LED aumenta ligeramente con la corriente porque hay resistencia interna. Cuando la corriente es demasiado alta, el diodo se calienta y se quema. Por lo tanto, la corriente se limita a un valor seguro.
La resistencia se coloca en serie porque la red de diodos necesita un voltaje mucho más alto. Si se invierte U, no fluye corriente, pero para una U alta (por ejemplo, 20 V) se produce una chispa interna (ruptura) que destruye el diodo.
Al igual que con todos los diodos, la corriente fluye a través del ánodo y sale por el cátodo. En los diodos redondos, el cátodo tiene un alambre más corto y el cuerpo tiene una placa lateral del cátodo.
Dependencia del voltaje del tipo de lámpara
Con la proliferación de LED de alto brillo diseñados para proporcionar lámparas de reemplazo para iluminación comercial y de interiores, hay una proliferación igual, si no mayor, de soluciones de energía. Con cientos de modelos de docenas de fabricantes, se vuelve difícil comprender todas las permutaciones de los voltajes de entrada/salida LED y los valores de corriente/potencia de salida, sin mencionar las dimensiones mecánicas y muchas otras características para atenuación, control remoto y protección de circuitos.
Hay muchos LED diferentes en el mercado. Su diferencia está determinada por muchos factores en la producción de LED. La composición de los semiconductores es un factor, pero la tecnología de fabricación y el encapsulado también juegan un papel importante en la determinación del rendimiento de los LED. Los primeros LED eran redondoscomo los modelos C (diámetro 5 mm) y F (diámetro 3 mm). Luego, se implementaron diodos rectangulares y bloques que combinan varios LED (redes).
La forma hemisférica es un poco como una lupa que determina la forma del haz de luz. El color del elemento emisor mejora la difusión y el contraste. Las designaciones más comunes y la forma de LED:
- A: rojo diámetro 3 mm en soporte para CI.
- B: 5 mm de diámetro rojo utilizado en el panel frontal.
- C: morado 5mm.
- D: bicolor amarillo y verde.
- E: rectangular.
- F: amarillo 3mm.
- G: blanco alto brillo 5mm.
- H: rojo 3mm.
- K- ánodo: cátodo, indicado por una superficie plana en la brida.
- F: cable de conexión del ánodo de 4/100 mm.
- C: Vaso reflectante.
- L: Una forma curva que actúa como una lupa.
Especificación del dispositivo
En las especificaciones del vendedor se encuentra un resumen de los diversos parámetros LED y el voltaje de suministro. Al elegir LED para aplicaciones específicas, es importante comprender su diferencia. Hay muchas especificaciones LED diferentes, cada una de las cuales influirá en la elección de un tipo en particular. Las especificaciones de los LED se basan en el color, la U y la corriente. Los LEDS tienden a proporcionar un color.
El color emitido por un LED se define en términos de su longitud de onda máxima (lpk), que es la longitud de onda que tiene la máxima salida de luz. Por lo general, las variaciones del proceso dan cambios de longitud de onda pico de hasta ±10 nm. Al elegir colores en la especificación LED, vale la pena recordar que el ojo humano es más sensible a los tonos o variaciones de color alrededor de la región amarilla/naranja del espectro, de 560 a 600 nm. Esto puede afectar la elección del color o la posición de los LED, lo que está directamente relacionado con los parámetros eléctricos.
Corriente y voltaje del LED
Durante el funcionamiento, los LED tienen una determinada caída U, que depende del material utilizado. La tensión de alimentación de los LED de la lámpara también depende del nivel de corriente. Los LED son dispositivos controlados por corriente y el nivel de luz es una función de la corriente, al aumentarla aumenta la salida de luz. Es necesario asegurarse de que el funcionamiento del dispositivo sea tal que la corriente máxima no supere el límite permitido, lo que puede provocar una disipación de calor excesiva dentro del propio chip, reduciendo el flujo luminoso y acortando la vida útil. La mayoría de los LED requieren una resistencia limitadora de corriente externa.
Algunos LED pueden incluir una resistencia en serie, por lo tanto, ¿qué voltaje se requiere para suministrar los LED? Los LED no permiten una U inversa grande. Nunca debe exceder su valor máximo establecido, que suele ser bastante pequeño. Si existe la posibilidad de una U inversa en el LED, entonces es mejor construir una protección en el circuito para evitar daños. Por lo general, pueden ser circuitos de diodos simples que brindarán una protección adecuada para cualquier LED. No tienes que ser un profesional para conseguirlo.
Fuente de alimentación para LEDs
Los LED de iluminación se alimentan con corriente y su flujo luminoso es proporcional a la corriente que circula por ellos. La corriente está relacionada con la tensión de alimentación de los LED de la lámpara. Varios diodos conectados en serie tienen la misma corriente que fluye a través de ellos. Si se conectan en paralelo, cada LED recibe la misma U, pero circula diferente corriente por ellos debido al efecto de dispersión sobre la característica corriente-tensión. Como resultado, cada diodo emite una salida de luz diferente.
Por lo tanto, al seleccionar elementos, debe saber qué voltaje tienen los LED. Cada uno requiere aproximadamente 3 voltios en sus terminales para funcionar. Por ejemplo, una serie de 5 diodos requiere aproximadamente 15 voltios entre los terminales. Para suministrar una corriente regulada con U suficiente, el LEC utiliza un módulo electrónico llamado driver.
Hay dos soluciones:
- Driver externo instalado en el exterior de la luminaria, con alimentación de seguridad en bajísima tensión.
- Interna, integrada en la linterna, es decir, subunidad con un módulo electrónico que regula la corriente.
Este controlador puede funcionar con 230 V (Clase I o Clase II) o Safety Extra Low U (Clase III), como 24 V..
Ventajas de la selección de voltaje LED
El cálculo adecuado de la tensión de alimentación de los LED de la lámpara tiene 5 ventajas clave:
- U ultra bajo seguro, posiblemente independientemente denúmero de LED. Los LED deben instalarse en serie para garantizar el mismo nivel de corriente en cada uno de ellos desde la misma fuente. Como resultado, cuantos más LED, mayor será el voltaje en los terminales LED. Si se trata de un dispositivo de controlador externo, entonces el voltaje de seguridad hipersensible debe ser mucho más alto.
- La integración del driver en el interior de las linternas permite una instalación completa del sistema con extra baja tensión de seguridad (SELV), independientemente del número de fuentes de luz.
- Instalación más confiable en el estándar de cableado para lámparas LED conectadas en paralelo. Los drivers proporcionan una protección adicional, especialmente frente al aumento de temperatura, lo que garantiza una mayor vida útil respetando la tensión de alimentación de los LED para diferentes tipos y corrientes. Puesta en servicio más segura.
- La integración de la alimentación LED en el controlador evita el mal manejo en el campo y mejora su capacidad para resistir la conexión en caliente. Si el usuario solo conecta la luz LED a un controlador externo que ya está encendido, puede causar una sobretensión de los LED cuando están conectados y, por lo tanto, destruirlos.
- Fácil mantenimiento. Cualquier problema técnico es más visible en lámparas LED con fuente de tensión.
Potencia y disipación de calor
Cuando la caída de U en una resistencia es importante, debe elegir la resistencia adecuada capaz de disipar la potencia requerida. Consumo20 mA puede parecer bajo, pero la potencia calculada sugiere lo contrario. Entonces, por ejemplo, para una caída de voltaje de 30 V, la resistencia debe disipar 1400 ohmios. Cálculo de disipación de potencia P=(Ures x Ures) / R, donde:
- P - el valor de la potencia disipada por la resistencia, que limita la corriente en el LED, W;
- U - voltaje a través de la resistencia (en voltios);
- R - valor de la resistencia, ohmios.
P=(28 x 28) / 1400=0,56 W.
Una fuente de alimentación LED de 1 W no resistiría el sobrecalentamiento durante mucho tiempo, y una de 2 W también fallaría demasiado rápido. Para este caso, dos resistencias de 2700 Ω/0,5 W (o dos resistencias de 690 Ω/0,5 W en serie) deben conectarse en paralelo para distribuir uniformemente la disipación de calor.
Control de calor
Encontrar la potencia óptima para su sistema lo ayudará a obtener más información sobre el control de calor necesario para un funcionamiento confiable de los LED, ya que los LED generan calor que puede ser muy dañino para el dispositivo. Demasiado calor hará que los LED produzcan menos luz y también acorten la vida útil. Para un LED de 1 vatio, se recomienda buscar un disipador térmico de 3 pulgadas cuadradas por cada vatio de LED.
Actualmente, la industria de los LED está creciendo a un ritmo bastante rápido y es importante conocer la diferencia entre los LED. Esta es una pregunta general ya que los productos pueden variar desde muy baratos hasta caros. Debe tener cuidado al comprar LED baratos, ya que pueden funcionar.excelente, pero, por regla general, no funciona durante mucho tiempo y se quema rápidamente debido a parámetros deficientes. En la fabricación de LED, el fabricante indica en los pasaportes las características con valores medios. Por esta razón, los compradores no siempre conocen las características exactas de los LED en términos de flujo luminoso, color y voltaje directo.
Determinación de tensión directa
Antes de saber cuál es el voltaje de alimentación del LED, establezca la configuración adecuada del multímetro: corriente y U. Antes de realizar la prueba, establezca la resistencia en el valor más alto para evitar que se queme el LED. Esto se puede hacer simplemente: sujetar los cables del multímetro, ajustar la resistencia hasta que la corriente alcance los 20 mA y fijar el voltaje y la corriente. Para medir el voltaje directo de los LED necesitará:
- LED para probar.
- Fuente U LED con parámetros más altos que el LED de voltaje constante.
- Multímetro.
- Pinzas de cocodrilo para sujetar el LED en los cables de prueba para determinar el voltaje de alimentación de los LED en los dispositivos.
- Cables.
- 500 o resistencia variable de 1000 ohmios.
La corriente primaria del LED azul era de 3,356 V a 19,5 mA. Si se utiliza un voltaje de 3,6V, el valor de la resistencia a utilizar se calcula mediante la fórmula R=(3,6V-3,356V) / 0,0195A)=12,5 ohmios. Para medir LED de alta potencia, siga el mismo procedimiento y ajuste la corriente manteniendo rápidamente el valor en el multímetro.
Medición de la tensión de alimentación de los LED smd alto> La alimentación de corriente continua de 350 mA puede ser un poco complicada porque cuando se calientan rápidamente, U cae drásticamente. Esto significa que la corriente será mayor para una U determinada. Si el usuario no tiene tiempo, deberá enfriar el LED a temperatura ambiente antes de volver a medir. Puede usar 500 ohm o 1k ohm. Para lograr un ajuste grueso y fino, o para conectar una resistencia variable de rango superior e inferior en serie.
Definición alternativa de voltaje
El primer paso para calcular el consumo de energía de los LED es determinar el voltaje del LED. Si no hay un multímetro a mano, puede estudiar los datos del fabricante y encontrar el pasaporte U del bloque LED. Alternativamente, puede estimar U en función del color de los LED, por ejemplo, la tensión de alimentación de un LED blanco es de 3,5 V.
Después de medir el voltaje del LED, se determina la corriente. Se puede medir directamente con un multímetro. Los datos del fabricante dan una estimación aproximada de la corriente. Después de eso, puede calcular rápida y fácilmente el consumo de energía de los LED. Para calcular el consumo de energía de un LED, simplemente multiplique la U del LED (en voltios) por la corriente del LED (en amperios).
El resultado, medido en vatios, es la potencia que utilizan los LED. Por ejemplo, si un LED tiene una U de 3,6 y una corriente de 20 miliamperios, utilizará 72 milivatios de energía. Según el tamaño y la escala del proyecto, las lecturas de voltaje y corriente pueden medirse en unidades más pequeñas o más grandes que la corriente base o los vatios. Es posible que se requieran conversiones de unidades. Al hacer estos cálculos, recuerde que 1000 milivatios equivalen a un vatio y 1000 miliamperios equivalen a un amperio.
Prueba de LED con multímetro
Para probar el LED y averiguar si funciona y qué color elegir, se usa un multímetro. Debe tener una función de prueba de diodo, que se indica con el símbolo del diodo. Luego, para probar, fije los cables de medición del multímetro en las patas del LED:
- Conecte el cable negro en el cátodo (-) y el cable rojo en el ánodo (+), si el usuario comete un error, el LED no se enciende.
- Suministran una pequeña corriente a los sensores y si puede ver que el LED está brillando ligeramente, entonces está funcionando.
- Al comprobar el multímetro, debe tener en cuenta el color del LED. Por ejemplo, prueba de LED amarillo (ámbar): el voltaje de umbral del LED es de 1636 mV o 1,636 V. Si se prueba el LED blanco o el LED azul, el voltaje de umbral es superior a 2,5 V o 3 V.
Para probar un diodo, el indicador en la pantalla debe estar entre 400 y 800 mV en una dirección y no mostrarse en la dirección opuesta. Los LED normales tienen un umbral U como se describe en la tabla a continuación, pero para el mismo color pueden tener diferencias significativas. La corriente máxima es de 50 mA, pero se recomienda no superar los 20 mA. A 1-2 mA, los diodos ya brillan bien. LED de umbral U
| Tipo de LED | V hasta 2 mA | V hasta 20 mA |
| Infrarrojos | 1, 05 | 1.2 |
| Tensión de alimentación del LED rojo | 1, 8 | 2, 0 |
| Amarillo | 1, 9 | 2, 1 |
| Verde | 1, 8 | 2, 4 |
| Blanco | 2, 7 | 3, 2 |
| Azul | 2, 8 | 3, 5 |
Cuando la batería está completamente cargada, la corriente es de solo 0,7 mA a 3,8 V. En los últimos años, los LED han hecho un progreso significativo. Hay cientos de modelos, con un diámetro de 3 mm y 5 mm. Hay diodos más potentes con un diámetro de 10 mm o en casos especiales, así como diodos para montar en una placa de circuito impreso de hasta 1 mm de largo.
Inicio de los LED desde la alimentación de CA
Los LED generalmente se consideran dispositivos de CC y funcionan con unos pocos voltios de CC. En aplicaciones de baja potencia con pocos LED, este es un enfoque perfectamente aceptable, como los teléfonos móviles que funcionan con una batería de CC, pero otras aplicaciones, como un sistema de iluminación lineal que se extiende 100 m alrededor de un edificio, no pueden funcionar con esta disposición.
La unidad de CC sufre pérdidas de distancia, lo que requiere una mayor unidad U desde el principio, yreguladores adicionales que pierden potencia. La CA facilita el uso de transformadores para reducir U a 240 V CA o 120 V CA de los kilovoltios utilizados en las líneas eléctricas, lo que es mucho más problemático para la CC. Arrancar cualquier tipo de LED con tensión de red (p. ej., 120 V CA) requiere componentes electrónicos entre la fuente de alimentación y los propios dispositivos para proporcionar una U constante (p. ej., 12 V CC). La capacidad de controlar varios LED es importante.
Lynk Labs ha desarrollado una tecnología que le permite alimentar el LED con voltaje CA. El nuevo enfoque consiste en desarrollar LED de CA que puedan funcionar directamente desde una fuente de alimentación de CA. Muchas luminarias LED independientes simplemente tienen un transformador entre el tomacorriente de pared y la luminaria para proporcionar la U constante requerida.
Varias empresas han desarrollado bombillas de luz LED que se enroscan directamente en enchufes estándar, pero invariablemente también contienen circuitos en miniatura que convierten CA en CC antes de alimentar los LED.
Un LED rojo o naranja estándar tiene un umbral U de 1,6 a 2,1 V, para LED amarillos o verdes el voltaje es de 2,0 a 2,4 V, y para azul, rosa o blanco, este voltaje es de aproximadamente 3,0 a 3,6 V. La siguiente tabla enumera algunos voltajes típicos. Los valores entre paréntesis corresponden al normalizado más cercanovalores en serie E24.
Las especificaciones de tensión de alimentación para los LED se muestran en la siguiente tabla.
Símbolos:
- STD - LED estándar;
- HL - LED de alto brillo;
- FC - bajo consumo.
Estos datos son suficientes para que el usuario determine de forma independiente los parámetros necesarios del dispositivo para el proyecto de iluminación.
