После публикации схемы подсветки хоп-апа с пояснением что и почему сделано, в комментариях несколько раз было, что зачем так сложно, можно же сразу запитать от стабилизатора 3.3 В или подключить последовательно и запитать от Кроны, ведь работает же.
Разбираемся, почему так делать не стоит. Предупреждаю, дальше будут графики и заумь!
Итак, почему это работает, но так делать нельзя. Тема обсосана в интернете довольно начисто, но т.к. у меня в блоге этого нет, то...
ВАХ, какая красота!
Итак, есть у светодиодов (и у диодов со стабилитронами, хотя у них оно наборот) такая штука, как ВАХ - вольт-амперная характеристика. Она показывает какой будет ток через диод при определенном прямом напряжении на диоде или, что тоже оттуда следует, какое прямое напряжение будет на диоде при заданном токе.
Тип диода тут не имеет значение, отличаются они лишь тем, где будет проходить эта кривая. Белый, кстати, это УФ светодиод с люминофором, так что всэ в порядке.
По горизонтали - напряжение, которое подается на светодиод, по вертикали - какой ток он при этом будет "кушать". То есть чтобы узнать ток потребления при 3 В берем по горизонтальной оси 3, поднимаемся по линии до пересечения с кривулькой ВАХ и от этого места идем по горизонтали по вертикальной оси. Получаем примерно 15 мА.
Поведение диода: ток и напряжение
Если посмотреть как себя ведет диод при постепенном повышении напряжения, то видно, что при напряжении до примерно 2.25 В тока не будет. Нет тока => нет потребляемой мощности => нет свечения.
Свечение будет заметно при примерно 5 мА потребления (по опыту), поэтому пока напряжение на диоде не превысит примерно 2.75 В мы ничего не увидим. Да и при появлении это будет тускленький огонёк.
"Номинальные" 20 мА мы получим, когда прямое напряжение на диоде будет около 3.1 В. При дальнейшем повышении напряжения у нас будет расти ток (заметьте, прилично так) и при те же 3.3 В ток будет около 40-50 мА.
При 3.5 В мы получим 80 мА, то есть в этом месте скорее всего светодиод сгорит.
Можно воспользоваться ВАХ и наоборот, то есть когда нам надо узнать, какое напряжение надо "подать" на диод для, к примеру, 30 мА, мы берем по верткальной оси 30, двигаемся вправо до пересечения с ВАХ и идем вниз до горизонтальной оси. Пимерно 3.15 В.
Надеюсь, принцип вы поняли.
Диод и постоянка: миф или реальность?
Итак, можно ли запитать светодиод постоянкой? Ответ - да, можно.
Будет ли это правильно? Для этого надо рассмотреть еще 2 аспекта:
- что будет при изменении температуры?
- ВАХ - истина в последней инстанции?
Полупроводники и температура
Все полупроводники не любят повышение температуры. И любят понижение.
У диодов при изменении температуры (в том числе нагреве кристалла) ВАХ смещается. Например у диода (обычного, не светодиода, но всё же):
При 25 и 75 градусах при одном и том же напряжении 0,6 В ток отличается в три раза! Да, это целых 50 градусов разницы, но. Берем диапазон страйкбольных игр (от -15 до +35) и получаем те же 50 градусов. Да, ночью температуры будут не такими, но порядок сопоставим.
То есть при изменении температуры меняется ВАХ, следовательно меняется и ток через диоды при постоянном напряжении.
ВАХ разных экземпляров диодов
В целом любые характеристики в справочниках указываются для среднестатистических единиц. Обычно там же еще нормируются отклонения характеристик, если это не глубоко китайские детали. Там характеристики за год могут существенно измениться.
Даже в пределах одной партии хорошего производителя будут небольшие отличия в ВАХ реальных диодов. А уж если говорить про валовые дешевенькие светодиоды, то тут вообще ничего предсказать невозможно. Например, у купленных мной киткайских светодиодов при одном и том же токе 20 мА прямое напряжение в зависимости от экземпляра плавало от 3.15 до 3.35 в, то есть разброс около 6%.
Таким образом, подавая на светодиоды одинаковое напряжение мы получим РАЗНОЕ потребление индивидуальных светодиодов и, как следствие:
- разную яркость свечения;
- разный износ диодов.
Если износ нас особо не парит, то свечение это уже обидно. А уж у разных производителей точно яркость будет заметно отличаться просто в силу рецептуры полупроводников.
Стабилизация тока резистором
Выход очень простой - даём больше напряжения и цепляем последовательно со светодиодом резистор порядка 50-100 Ом. На пальцах как это работает:
Если на диоде будет больше напряжение, чем его надо для нормальной работы, тем больше тока он потребляет. Т.к. с резистором они включены последовательно, то это больший ток пойдет через связку диод + резистор, как следствие больше напряжения "сядет" на резисторе => напряжение на диоде понизится.
Если на диоде меньше чем надо, то меньше "сядет" на резисторе и напряжение на диоде повысится.
То есть резистор в данном случае стабилизирует ток через диод. А при ограничении по напряжению источника питания номинал резистора задаёт "нормальный" ток через диод. Расчёты в предыдущем посте.
Мощные светодиоды просто категорически нельзя эксплуатировать без стабилизатора тока, т.к. там разница в потребляемой мощности при одном и том же напряжении питания при нагреве может измеряться единицами ватт.
Не, ну вообще а как тогда работает питание от, например, Кроны?...
Крона вообще изумительная батарейка. Так как там включено последовательно аж 6 элементов, то там внутреннее сопротивление просто чумовое. Поэтому можно считать, что там внутри уже есть приличный такой резистор. Поэтому 2 светодиода (6,6 В прямое напряжение) можно подключить к кроне и будет работать. Опять, не могу предсказать ни ток, пи поведение при нагреве, ни долгожительство такой связки.
Выводы
Можно ли питать светодиоды постоянкой? Можно.
Работать будет? Да.
Хорошо и всегда будет работать? Нет, светодиодам обязательно нужен стабилизатор тока.
0 Комментарии