Светодиоды. Вводная.

Вступление

Почему именно светодиоды? Да потому, что со всех осветительных приборов он имеет наибольший Коэффициент Полезного Действия (КПД).

Я не буду писать всякую муть о том, почему для освещения уже не применяю лампы накаливания, галогенки и ксенонки так как люди, которые выбирают освещение для транспорта (и не только) наверно уже встречали на форумах обсуждения источников света. Если вы думаете что лучше ставить какой то другой источник света, то напишите в комментариях - я докажу что светодиод лучше:). Хотя многие скажут, что большой минус светодиодов - высокая цена. Если сровнять, к примеру, ксеноновую лампу и светодиод, по яркости и цене, то да, светодиод проигрывает, НО! Каков срок годности ксенонки? 5000 часов, а светодиода 50000, то есть в 10 раз больше. А напряжение питания? Чтобы зажечь ксенонку ей надо свыше 10000 вольт, а светодиоду в среднем 3-4 В.

Есть множество разных фирм, выпускающие светодиоды, и если говорить об обычных маленьких светодиодиках на несколько милливатт, то можно очень долго писать список производителей, но если говорит об сверхмощных(сверхъярких) светодиодах, мощностью в несколько ватт, то выберем лидера среди производителей таких светодиодов - это компания Cree.

Теория

К сожалению, мощные светодиоды(да и обычные) нельзя тупо подключать к источнику питания, даже если напряжение питания находится в пределах напряжения, указанного производителем. Новички очень часто таким образом по несколько штук убивают светодиоды. Запомните: Светодиод питается током, а не напряжением! То есть нужно ограничивать ток светодиода, а не напряжение. К примеру, возьмем мой самый часто используемый светодиод XPGWHT-01-0000-00FC3:

его характеристики, заявленные производителем:

• 139 лм/Вт


• световой поток при токе  0,35 А - 136 лм,  при 1 А -  350 лм


• рекомендуемый ток 0,3 - 0,9 А


• Цветовая температура -  4300к


• Напряжение питания 3 - 3,7В.

Немаловажным также является температура цвета. Не буду вникать в подробности, но нам нужна температура в пределах 4000-5000 Кельвинов, это нейтрально белый цвет. Если значительно ниже(3200), то будет немного отдавать желтым (тепло-белый), если значительно выше (6000) то в принципе, цвет будет очень приятным для глаз (как мне кажется), но толку с него мало - глаза уж очень сильно режет, но освещать будет намного хуже.

Практика

Охлаждение

Несмотря на то, что у светодиода большой КПД, он сильно греется. Лично я этот светодиод не подключал без радиатора, но думаю, что если бы подключил, то он бы моментально сгорел. Поэтому обязательно садим светодиод на радиатор. Каких размеров он должен быть?  Посмотрите сверху на левую фотку, это светодиод на маленьком радиаторе (его называют "звезда"), так вот, если вы будете ставить светодиод где то в доме, где нет принудительной конвекции воздуха, то радиатор должен быть как минимум в 10 раз большего объема. Но если вы будете ставить его где то на транспорте, где будет хороший обдув, то радиатор можно взять раз в пять больший от указанного. У меня к примеру на первой самодельной фаре стоял вот такой радиатор:Только на фотке светодиод еще не припаян.

Также бывают радиаторы для подключения нескольких светодиодов, как например у меня на второй фаре, в основе алюминиевая пластина, к которой припаяно три светодиода, вот фотка той же платы, только с двумя:

Питание

Итак, с охлаждением разобрались. Теперь поговорим о питании.

Как я писал выше, нам нужно ограничить ток.

Ток ограничить можно просто резистором, но при этом про КПД светодиода можно забыть, ведь резистор, в большинстве случаев, будет потреблять энергии если не столько же, сколько светодиод, то еще больше, а толку ведь в него никакого (он тупо греется).

К нашему счастью, сейчас в продаже имеется огромнейшее количество драйверов для светодиодов, как готовых(но они дорогие), так и отдельных микросхем. Возьмем к примеру микросхему ZXLD1362, фирмы ZETEX. Это микросхема в пяти выводном корпусе TSOT23-5. Питание микросхемы от 6 до 60 вольт, максимальный выходной ток 1А, что является идеальным для нашего светодиода. Вот схема подключения, взята с даташита:

Конденсатор С1 сглаживает скачки напряжения, С2 задает режим работы, дроссель и диод работают как в обычшых ШИМ стабилизаторах, резистором R1 задается ограничение тока, считать нужно по формуле 0,1/Rs. То есть, чтобы узнать заданный ток, нужно 0,1 разделить на сопротивление резистора Rs и в результате будем знать, какой ток будет стабилизировать микросхема. Нам надо 1А, подставляем 0,1/0,1 = 1, теперь мы знаем что для того, чтобы максимальный выходной ток был 1А, нужно ставить резистор номиналом 0,1 Ома. Да, кстати, это резистор используется в качестве токоизмерительного и через него проходит большой ток, поэтому надо брать резистор по мощней, у меня спокойно работают резисторы в SMD1206.

Теперь проверим как оно работает в реале.

Соберем источник питания по вышеуказанной схеме, плату я разводил в Sprint Layout 5:

Только дроссель нужно брать минимум на 2А.

Вот что получилось:



На второй фотке есть надписи, чтобы был понятно куда что подключать. На контакты "Питание +" и "Питание -", подаем напряжение от 6 до 60 вольт, на "LED +" подключаем анод светодиода, на "LED -" подключаем катод. Внимание! Если спутать местами контакты подключения светодиода, то он просто не будет светится, а если путать контакты питания, то сгорит микросхема ZXLD1362.




Ну и теперь подрубаем питание, только не смотрите прямо на светодиод, ато потом зайчиков будете долго видеть:)



Фото затемненное так как при нормальной яркости ничего кроме белого света камера не видит.

Ну вот и все, в следующей статье я напишу о том, как же сделать фару на 900 люмен и ближним и дальним светом.