Administrator
Za sve vas koji muku mucite sa LEDicama koje izgaraju, ne rade kako treba i slicno, evo rjesenja. U ovom tutorialu biti ce objasnjeno lemljenje i napajanje LEDica kako bi vase LEDice imale dugacak svjetleci zivot...umjesto mracne smrti. LEDice o kojima ce se govoriti ovdje su one za rad pri struji od 20mA (dakle, za osvjetljenje table, prekidaca, itd.) dok sve ostale nece biti uzete u obzir. Teorija i formule, naravno, vrijede te su primjenjive i na jace LEDice (1W, 3W, 5W, itd.).
Prvo malo teorije - parametri:
LEDice su poluvodicki elementi koji isijavaju svjetlost odredenog spektra kada su propusno polaziriane (anoda na +, katoda na -). U suprotnom slucaju ne rade nista. Zivotni vijek u normalnim uvjetima rada iznosi 50.000-100.000 radnih sati, a normalni uvjeti rada su ambijentalna temperatura od 25C i struja ne veca od maksimalne dozvoljene (postoji jos stotinu ostalih parametara, ali ova dva su najbitnija).
Dvije karakteristicne velicine su:
- napon propusne polarizacije; radni napon (forward voltage)
- struja propusne polarizacije; radna struja (forward current)
Ambijentalna temperatura je, logicno, temperatura okoline u kojoj se LEDica nalazi dok radi i svi elektricni parametri LEDica se mjere na toj temperaturi. Ono sto je bitno za shvatiti je cinjenica da se povecanjem amibijentalne temperature smanjuje maksimalna dozvoljena radna struja i to do 35% uz povecanje temperature za 25C. To znaci da napajanje LEDice treba projektirati u startu za manju struju inace nece dobro zavrsiti.
Radni napon je fiksni za svaku LEDicu i oznacava koliki je pad napona na LEDici kada kroz nju protjece radna struja. U idealnom slucaju bi trebalo za svaku LEDicu pogledati njene paramete u kojima je radni napon tocno specificiran, ali ugrubo se moze podijeliti na sljedece vrijednosti:
CRVENA: 1,7-2,1V
NARANCASTA: 2,1-2,5V
ZUTA: 2,1-2,5V
ZELENA: 2,2-2,5V
PLAVA: 3,2-3,6V
BIJELA: 3,2-3,6V
(postoje i LEDice sa drugim vrijednostima, ali ovo pokriva sve standardne boje)
Ukoliko niste sigurni koju vrijednost uzeti, krenite od najmanje. Razlika od 0,3V nece smanjiti intenzitet svjetlosti, ali ce povecati vijek trajanja!
Jos malo teorije - napajanje:
LEDice se napajaju konstantnom strujom i nicim vise. Smanjivanjem struje pada intenzitet svjetlosti i obrnuto. Povecanjem struje iznad maksimalno dozvoljene je moguce, ali uz posebne metode modulacije (cije objasnjenje izlazi iz okvira ovog tutoriala). Veca struja skracuje vijek trajanja, kao i napon!
Postoji vise nacina ogranicavanja struje, ovisno o zeljenoj efikasnosti sklopa i potrebama:
-predotpor
-linearni ili switch regulator
Metoda stavljanja predotpora je najcesca jer je prakticki besplatna, relativno efikasna i krajnje jednostavna. Stavljanjem predotpora ispred LEDice ogranicavamo struju koja onda ovisi o naponu izvora i radnom naponu LEDice. Povecanjem napona izvora povecava se i struja i to je jedan od glavnih razloga zasto LEDice krepavaju u onim kineskim zaruljama (kinezi to projektiraju za 12V, a napon u autu je 14V kad radi).
Ogranicavanje struje linearnim ili switch regulatorima je industrijski standard i osim sta je iznimno efikasna metoda iziskuje dodatna ulaganja i trazi puno vece znanje za pravilno implementiranje.
Ogranicavanje struje predotporom:
Odabir vrijednosti predotpora (u daljenjm tekstu: otpornika) i njegove snage ovisi o radnim parametrima LEDice i naponu napajanja i racuna se prema sljedecim formulama:
R = (U - Ux) / I
P = I^2 * R
P = I^2 * R
Gdje su:
R - vrijednost otpornika
P - snaga otpornika
U - napon izvora
Ux - radni napon LEDice
I - radna struja LEDice / struja koja tece kroz LEDicu
Za potrebe automobila, napon izvora iznosi 14,4V (najveci moguci). Struja kroz LEDicu neka bude 20mA, a napon ovisi o boji (pogledati tablicu iznad sa vrijednostima) i u prosjeku neka bude 2V za crvenu, zelenu i zutu/narancastu boju te 3,2V za plavu i bijelu.
Dakle, uzmimo za primjer da trebamo spojiti crvenu LEDicu u auto:
R = (U - Ux) / I = (14,4 - 2) / 0,02 = 620 ohm
Vrijednost od 620 ohm-a nije standardna i uzimamo prvu sljedecu VECU vrijednost, a to je 680 ohm-a. Struja koja tece kroz LEDicu je tada:
I = (U - Ux) / R = (14,4 - 2) / 680 = 0,018 A
Snaga otpornika je:
P = I^2 * R = 0.018^2 * 680 = 0,22 W
*u ovom slucaju je OK jer smo uzeli nesto manji radni napon LEDice, a i napon u autu ce vjerojatno biti oko 14V. U slucaju da dobijemo nestandardnu vrijednost otpora, treba uzeti prvu standardnu vrijednost VECU od izracunate! Isto vrijedi i za snagu otpornika. U vecini slucajeva ce vam standardni otpornici od 1/4W biti sasvim dovoljni. Polozaj otpora nije bitan - moze biti "prije" LEDice ili "poslije" (gledano na smjer struje).
Ogranicavanje struje linearnim regulatorom:
Odabir vrijednosti otpornika i njegove snage ovisi o radnim parametrima LEDice i racuna se prema sljedecoj formuli:
R = 1,25V / I
P = I^2 * R
P = I^2 * R
Gdje su:
R - vrijednost otpornika
P - snaga otpornika
I - radna struja LEDice / struja koja tece kroz LEDicu
Struja kroz LEDicu je najcesce 20mA. Ulazni napon u regulator mora biti minimalno 1,2V veci od radnog napona LEDice inace sklop nece raditi. Formula za izracun je krajnje jednostavna i vrijednost otpornika se nece mijenjati (uz zeljenu struju) tako da je sklop univerzalno primjenjiv za napone izvora od 4-35V.
Za potrebe nase "testne" LEDice, vrijednost otpora je:
R = 1,25 / 0.02 = 62,5 ohm
Prva najbliza vrijednost je 75 ohm-a i tu cemu uzeti. Vrijednost struje je tada:
I = 1,25 / 75 = 0,016 A
Snaga otpora je:
P = I^2 * R = 0,016^2 * 75 = 0,02 W
Odabir vrijednosti otpora je isti kao i u prethodnom slucaju. Uvijek se uzima prva veca standardna vrijednost. U ovom slucaju otpornik mora biti odmah iza regulatora inace stvar nece funkcionirati. Regulator takoder treba biti fiksiran na hladilo, ako su potrebne vece struje od cca. 100mA.
Regulator prikazan na shemi je LM117/LM317 koji ima izlaznu struju od 1,5A (max). Postoje i LM138/338 za struje od 3A i LM150/350 za struje od 5A. LM317 je najjeftiniji i sasvim dovoljan za vecinu potreba. Postoji i u malom TO92 kucistu pa ga lako smjesit na skuceno mjesto.
LEDice u seriji:
Spajanjem LEDica u seriju povecavate napon Ux (definiran prije), efikasnost regulatora/sklopa, ali i smanjujete pouzdanost - ako jedna LEDica krepa, niti jedna nece raditi!
Bitno je samo da ukupan zbroj svih radnih napona LEDica ne prelazi napon izvora. Napon Ux u prijasnjim formulama tada je:
Ux = U1 + U2 + U3 + ... + Un
Gdje su:
Ux - ukupan radni napon svih LEDica
U1-Un - radni naponi pojedine LEDice
U praksi, kod spajanja u auto nemojte prelaziti napone od 10-11V (sa predotporom) odnosno 9-10V (sa linearnim regulatorom).
Uzmimo npr. da zelimo spojiti ukupno 5 bijelih LEDica:
Ux = 5 * 3,2V = 16V
Iz ovoga je ocito da to nece svjetliti i potrebno je "razbiti" seriju na dvije manje. Recimo 3+2:
Ux1 = 3 * 3,2 = 9,6V (OK!)
Ux2 = 2 * 3,2 = 6,4V (OK!)
Vrijednosti otpora tada iznose:
R1 = (14,4 - 9,6) / 0.02 = 240 ohm (nema; uzimamo prvi veci, a to je 270 ohm)
R2 = (14,4 - 6,4) / 0.02 = 400 ohm (nema; uzimamo prvi veci, a to je 470 ohm)
Struje su:
I1 = (14,4 - 9,6) / 270 = 0,017 A (OK!)
I1 = (14,4 - 9,6) / 470 = 0,017 A (OK!)
Primjetite da su iznosi struja identicni (zaokruzeno) i to je idealan slucaj jer ce oba niza LEDica jednako svjetlici. Da su kojim slucajem struje ispale npr. 18mA i 14mA razlika u intenzitetu svjetlosti bila bi vidljiva. Isto tako, ne moraju sve LEDice biti iste boje - mozete kombinirati razlicite boje u jednoj seriji, ali onda pravilno zbrojite ukupni radni napon.
LEDice u paraleli:
Spajanje LEDica u seriju kako je prikazano na shemi nije dozvoljeno! Cak i da ogranicite struju na ulazu na 80mA (za 4 LEDice) nesto ce krepat nakon vrlo kratkog vremena. LEDice nisu identicne i kroz jednu moze teci struja od 18mA, kroz drugu 20mA, kroz trecu i cetvrtu 17mA. Prvo ce krepat ove od 17mA jer im je 20mA previse. Kad one krepaju, ostaje 80mA na dvije LEDice koje trebaju 38mA. Ocigledno je da ce i one krepat jer ne mogu izdrzat toliku struju. I nema svjetla, samo dim i smrad.
Ono sto je dozvoljeno je paralelno spajanje serijskih nizova koji imaju otpornik za ogranicavanje struje! Npr. mozete spojiti po 2 LEDice na 1 otpornik i napraviti 20 takvih nizova koje onda mozete paralelno spojiti. Bitno je da svaki niz ima vlastiti otpornik za ogranicavanje struje.
Lemljenje:
Kao i svaki poluvodicki element, LEDice su vrlo osjetljive na temperature prilikom lemljenja i u toku rada. Povecana temperatura prilikom lemljenja ostecuje p-n spoj unutar kucista i moze imati sljece posljedice:
1. p-n spoj ce u potpunosti izgoriti; nema svjetlosti
2. p-n spoj ce se ostetiti; smanjen intenzitet svjetlosti i skracen vijek trajanja
3. p-n spoju nije nista; svjetlosti koliko volis narednih 10-20 godina
Dakle, prilikom lemljenja treba pripaziti na grijanje LEDice. Lemljenje se u pravilu odvija 2-3 sekunde pri temperaturi od 270C. Pri manjim temperaturama se moze produziti vrijeme lemljenja (npr. max. 10 sekundi pri 230C). Oni koji imaju lemnu stanicu neka podese temperaturu na odgovarajuce vrijednosti. Oni koji imaju klasicne lemilice, neka leme sa lemilicama snage 25-30W.
c/p www.skodacroatia.com
da se sve uklopi u savsenstvo
