Tpo-gefest.ru

ТПО Гефест
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Светодиод в импульсном режиме

Светодиод в импульсном режиме

В статье "ИК светодиод в предельных режимах работы" описана работа конкретной модели светодиода. Но все светодиоды способны работать в импульсном режиме. В связи с тем что статья вызвала Ваш интерес, который по не вполне понятным причинам замкнулся на описанном ИК светодиоде АЛ106, я решил написать эту статью расширив ее на применение современных мощных светодиодов.

Области применения современных мощных светодиодов

Светодиоды большой мощности выпускаются в нескольких спектральных диапазонах со все более широкой номенклатуре мощности. Они все больше применяются в нашей жизни, от различных сигнальных устройств (в том числе и в автотехнике), технических подсветок до местного освещения и освещения открытых пространств.

В этих случаях условия применения полностью соответствуют рекомендациям производителей.

Для их питания применяются специальные источники питания (драйверы), которые позволяют преобразовать напряжение питающей сети переменного тока в низкое напряжения постоянного тока.

Импульсный режим режим работы мощных светодиодов

Для некоторых применений требуется использование светодиодов в импульсном режиме. Это:

  • Стробоскопы,
  • Датчики охранных систем,
  • Специальные осветители,
  • Импульсных осветителях (вспышках).

Импульсный режим (1, 2), позволяет выделить необходимый импульсный сигнал на фоне внешних засветок. Кроме того импульсный режим позволяет светодиоду выдать большую световую мощность или световой поток, чем в непрерывном режиме при той же мощностью тепловыделения.

  1. Импульсные режимы работы источников света применяются в стробоскопических системах для подсветки при съемках и наблюдении быстрых циклических процессов.
  2. В охранных системах, для увеличения их помехозащищенности в условиях внешних засветок и увеличения дальности работы.
  3. В специальных осветителях для увеличения световой мощность на объекте наблюдаемом с помощью оптико-электронных устройств и их освещения синхронного с частотой работы съемочного оборудования (в том числе и ИК мощных осветителей).
  4. В импульсных осветителях для фотосъемки (фото вспышках) для получения многократного превышения световой мощности на снимаемом удаленном объекте.

( В фотовспышках на светодиодах работающих в импульсном режиме возможно применение применение оптического формирование светового потока на удаленном объекте )

Особенности работы светодиода в импульсном режиме

В связи с тем, что наибольшее тепловыделение на любом коммутирующем электронном приборе работающем в импульсном режиме происходит на фронтах питающего тока, для заметного выигрыша при переходе в этот режим необходимо максимально снижать время переключения.

Не все светодиоды удовлетворяют этому требованию, прежде всего потому что применяемое параллельное их соединение приводит к суммированию их и так не малой емкости. А для питания устройств с собственной большой емкостью необходимо применять специальные схемы, способные работать на высокие емкости нагрузки . Поэтому выбирая светодиод для эксперимента с повышенным током питания в импульсном режиме необходимо проверить время переключения.

При большом времени переключения падает КПД системы СД + ключ управления (может достигать 50%), получаем дополнительное тепловыделение на управляющем ключе.

для надежной работы светодиода в импульсном режиме должно выполняться соотношение :
P ср/ Q < P и
импульсная мощность не должна превышать допустимую среднюю для данного светодиода, умноженную на скважность импульсов.
Или
для одиночного импульса
температура перехода светодиода (к окончанию импульса тока) не должна превышать предельную, указанную для данной модели в его документации.

Применение мощного светодиода KPXX-080-5 в импульсном режиме

Рассмотрим применение мощного светодиода KPXX-080-5 (5Вт) в импульсном режиме. В паспортных характеристиках указывается, что данный светодиод работает в импульсном режиме при импульсном прямом токе 2000 мА и скважности 1/10 на частота 1 кГц. Его характеристики:

Абсолютные максимальные значения. Таблица 1.

ПараметрМаксимальное значение
Постоянный прямой ток1500 мА
Импульсный прямой ток
(Скважность Q = 1/10, частота 1 кГц)
2000 мА
Среднее значение прямого тока1500 мА
Чувствительность к электростатическому разряду±16000 В
Температура p-n перехода135°С
Температура алюминиевой печатной платы105°С
Диапазон рабочих температур-40°С / +100°С
Тепловыделение Вт< 6,8
Читайте так же:
Как подсоединить светодиодный фонарь с тремя проводами

Электрические характеристики (IF=1500 мА, Tj=25°C). Таблица 2.

ЦветПрямое напряжение
(В)
Динамическое сопротивление (Ом)Температурный коэффициент VF (мВ/°С)Тепловое сопротивление переход-корпус
(°С/Вт)
Световой поток
(Лм)
Доминирующая длина волны (нм) / Цветовая температура (К)
Мин.Тип.Макс.
Белый3.23.84.51.0-2103005500K
Белый теплый3.23.84.51.0-2102803300K
Синий3.23.84.51.0-21068468

Как было написано выше, одним из ограничений рабочего тока светодиода является ограничение его мощности тепловыделения на уровне — P ср < P и* Q , что приводит к превышению допустимой температуры перехода. Для данного светодиода в связи с его большим тепловым сопротивлением (10°С/Вт) и одновременного с ростом тока — ростом напряжения на светодиоде предельная мощность достигается уже при токе 2 А. Прирост светового потока при этом токе может достигать 30%. Но экспериментальная оптимизация режима (отбор экземпляра, подбор максимального тока при соблюдении указанных выше ограничений, усиление охлаждения с помощью дополнительного теплоотвода) может позволить поднять рабочий ток до 3А и соответственно световой поток в 2 раза.

Можно предположить, что в режиме одиночного импульса (фото-вспышка) световой поток может достигать 600 — 1000 Лм, а при принятии оговоренных выше дополнительных мер возможно и до 3000 Лм.

Предельные характеристики мощных светодиодов на начало 2010 года

Не вдаваясь в конкретные конструкции светодиодов существующих в настоящее время можно отметить:

ПараметрТип светодиодаВеличина
Тепловое сопротивлениеSST-800,5 — 0,64 °С/Вт
МощностьARPL — 30W30 W
Световой потокSST-80до 2250 Лм
ARPL — 30Wдо 1100 Лм
СветоотдачаSST-80до 100 Лм/Вт
ARPL — 30Wдо 36 Лм/Вт
Напряжение питанияARPL — 30Wдо 24 Вт

На рисунке 1 схематически изображена конструкция светодиодов SST-80 :

Необходимой принадлежностью мощных светодиодов является теплоотвод, поскольку тепловыделение достигает 40 Вт на кристалл (светодиод).

Другие характеристики светодиода приведены на рис. 2 — 5.

Заключение

Главным недостатком светодиодов является достаточно высокое падение напряжения на светодиоде, которое определяется физикой генерации света в p-n переходе любого светодиода. Для видимого света это напряжение составляет (для одного светодиода) около 3,2 — 3,8 В, и с ростом тока растет (см. рис. 3.). Это определяет высокое тепловыделение на светодиоде. Это с ростом мощности светодиода приведет к увеличению размера светильника.

Например — при мощности тепловыделения 10 Вт для отвода выделяемого тепла требуется порядка 200 см 2 площади теплоотвода, при естественном охлаждении.

Применение низкого напряжения и достаточно большого тока для питания мощного светодиода требует применение специального источника питания который еще увеличивает размеры осветительного устройства с применением мощного светодиода и одновременно снижает его КПД. И увеличивает тепловыделение.

Техническая документация к электронным компонентам на русском языке.

Описание

Диоды кремниевые, диффузионные. Предназначены для преобразования переменного напряжения частотой до 1,1 кГц. Выпускаются
в металлостеклянном корпусе с жесткими выводами. Тип диода и схема соединения электродов с выводами приводятся на корпусе. Масса диода с комплектующими деталями не более 18 г.

При креплении диодов усилие затяжки должно быть не более 196 Н·м (0,2 кгс·м). При этом запрещается прилагать к изолированному выводу усилие, превышающее 9,8 Н (1 кгс), что может привести к нарушению целостности стеклянного изолятора. Размеры радиатора
(теплоотвода) рассчитываются из условия, что диод является точечным источником теплоты, рассеивающим мощность 2Uпр,ср· Iпр,ср.

Читайте так же:
Как проверить ток подсветки телевизора

При последовательном соединении диодов рекомендуется применять диоды одного типа и шунтировать каждый резистором сопротивлением 10…15 кОм на каждые 100 В амплитуды обратного напряжения.

Описание значений со звездочками(*) смотрите в буквенных обозначениях параметров диодов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Общая информация и особенности применения: Выпрямительные диоды

Максимально допустимый средний прямой ток $( ( I_ <пр ср max>) $), А:

  • Частота приложенного напряжения, кГц:
  • Температура корпуса диода, °C:

Максимально допустимое импульсное
повторяющееся обратное напряжение $( ( U_ <обр и п max>) $), В * :

Максимально допустимое постоянное
обратное напряжение $( ( U_ <обр max>) $), В * :

Максимально допустимый ток перегрузки $( ( I_ <прг max>) $), А:

  • Длительность импульса тока (перегрузки) $( (t_и ( t_ <прг>) )$), мс:
  • Температура, °C:

(20)
25

Максимальная рабочая частота $( ( f_ ) $), кГц * :

Максимальная температура корпуса диода $( (T_<к max>) $), °C:

Постоянное (среднее) прямое напряжение $( ( U_ <пр>(U_<пр ср>) ) $), В:

  • Постоянный (средний) прямой ток диода $( ( I_ <пр>(I_<пр ср>) ) $), А:
  • Температура, °C:

Время обратного восстановления $( ( t_ <вос обр>) $), мкс:

  • Импульсный прямой ток $( ( I_ <пр и>) $), А:
  • Импульсное обратное напряжение $( (U_<обр и>) $), В
  • Температура, °C:

Постоянный (средний) обратный ток $( (I_ <обр>(I_<обр ср>)) $), мА * :

Тепловое сопротивление переход-корпус $( (R_ <Θ п-к>) $), °C/Вт * :

Временные диаграммы тока и напряжения диода при его переключении.

Обратимся к схеме на рис. 1.31. Предполагается, что вначале ключ К подключает источник напряжения u1, а затем, в момент времени t = 0, источник напряжения u2.

рис 1.32

Предполагается также, что напряжения u1 и u2 значительно больше прямого падения напряжения на диоде. Изобразим соответствующие временные диаграммы (рис. 1.32).

До момента времени t = 0 протекает ток i1, который с учетом принятого условия u1>>u определяется выражением i1=u1/R/ Сразу после переключения ключа К и в течение так называемого времени рассасывания tрас протекает ток i2, который ограничивается практически только сопротивлением R, т. е. i2= — (u1/R). В этот отрезок времени в базе диода уменьшается (рассасывается) заряд накопленных при протекании тока неравновесных носителей. Заряд уменьшается в результате рекомбинации и перехода неосновных носителей в эмиттер.

По истечении времени tpac концентрация неосновных носителей в базе на границе p-n-перехода становится равной равновесной. В глубине же базы неравновесный заряд еще существует. Длительность времени рассасывания прямо пропорциональна среднему времени жизни неосновных носителей в базе и зависит от соотношения токов i1 и i2 (чем больше по модулю ток i2, тем меньше, при заданном токе i1, время рассасывания).

В момент времени t1 напряжение на диоде начинает быстро возрастать по модулю, а ток i уменьшаться по модулю (спадать). Соответствующий отрезок времени tcп называют временем спада. Время спада отсчитывают до того момента t2 которому соответствует достаточно малое (по модулю) значение тока i3.

Время спада зависит от времени жизни носителей, а также от барьерной емкости диода и от сопротивления R схемы.

Чем больше указанные емкость и сопротивление R, тем медленнее спадает ток.

Отрезок времени tвос = tpac + tcп называется временем восстановления (временем обратного восстановления).

После завершения переходного процесса (момент времени t3) через диод течет ток iобр ycm — обратный ток в установившемся режиме (определяемый по статической вольт-амперной характеристике диода).

Читайте так же:
Выключатель света пультом для телевизора

Для упомянутого выше диода 2Д212А типовое время восстановления — 150 нc (150 · 10

9 с) при i1 = 2 А (импульсный ток) и i2 = 0,2 А.

Диод д237б технические характеристики

Д237Б
Диоды Д237Б кремниевые, диффузионные.
Выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами.
Тип диода и схема соединения электродов с выводами приводятся на корпусе.
Масса диода не более 2 г.
Технические условия: ТР3.362.021 ТУ.

Основные технические характеристики диода Д237Б:
• Uoбp max — Максимальное постоянное обратное напряжение: 400 В;
• Inp max — Максимальный прямой ток: 300 мА;
• fд — Рабочая частота диода: 1 кГц;
• Unp — Постоянное прямое напряжение: не более 1 В при Inp 300 мА;
• Ioбp — Постоянный обратный ток: не более 50 мкА при Uoбp 400 В

Характеристики диодов Д237А, Д237Б, Д237В, Д237Д, Д237Е, Д237Ж:

ДиодUпр/IпрIoбрt вос обрUобр maxUобр имп maxIпр maxIпр имп maxfд maxТ
В/мАмкАмксВВмААпФкГц°C
Д237А1/30050200200300101-60. +125
Д237Б1/30050400400300101-60. +125
Д237В1/10050600600100101-60. +125
Д237Д5010001000101-60. +125
Д237Е1/40050200200400101-60. +125
Д237Ж1/40050400400400101-60. +125

Условные обозначения электрических параметров диодов:

Uпр/Iпр — Постоянное прямое напряжение (Uпр) на диоде при заданном прямом токе (Iпр) через него;
Iобр— Обратный ток диода при предельном обратном напряжении;
tвoc обр — Время обратного восстановления;
Uoбp max — Максимальное постоянное обратное напряжение;
Uобр имп max — Максимальное импульсное обратное напряжение;
Inp max — Максимальный прямой ток;
Inp имп max — Максимальный импульсный прямой ток;
Сд — Общая емкость диода;
fд max — Максимальная рабочая частота диода;
Т — температура окружающей среды.

Общая информация и особенности применения: Выпрямительные диоды

Максимально допустимый средний прямой ток $( ( I_ <пр ср max>) $), А:

  • Частота приложенного напряжения, кГц:
  • Температура, °C:

Максимально допустимое импульсное
повторяющееся обратное напряжение $( ( U_ <обр и п max>) $), В * :

Максимально допустимое постоянное
обратное напряжение $( ( U_ <обр max>) $), В * :

Максимально допустимый ток перегрузки $( ( I_ <прг max>) $), А:

  • Длительность импульса тока (перегрузки) $( (t_и ( t_ <прг>) )$), мс:
  • Температура, °C:

10
25

Максимальная рабочая частота $( ( f_ ) $), МГц * :

Максимальная температура окружающей среды $( (T_ ) $), °C:

Постоянное (среднее) прямое напряжение $( ( U_ <пр>(U_<пр ср>) ) $), В:

  • Постоянный (средний) прямой ток диода $( ( I_ <пр>(I_<пр ср>) ) $), А:
  • Температура, °C:

Время обратного восстановления $( ( t_ <вос обр>) $), мкс:

  • Импульсный прямой ток $( ( I_ <пр и>) $), А:
  • Импульсное обратное напряжение $( (U_<обр и>) $), В
  • Температура, °C:

Постоянный (средний) обратный ток $( (I_ <обр>(I_<обр ср>) $), мкА * :

Диоды кремниевые, диффузионные. Выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Тип диода и схема соединения электродов с выводами приводятся на корпусе.

Масса диода не более 2 г.

Электрические параметры

Предельные эксплуатационные данные

Импульсное обратное напряжение:
Д237А, Д237Е200 В
Д237Б, Д237Ж400 В
Д237В600 В
Средний прямой ток:
при Т=—60. +50°С:
Д237А, Д237Б300 мА
Д237В100 мА
при Т=-60. +100°С для Д237Е, Д237Ж400 мА
при Т=+51. +85°С:
Д237А, Д237Б200 мА
Д237В100 мА
при Т=+101. +125°С для Д237Е, Д237Ж200 мА
при Т=+86. +125°С для Д237А, Д237Б, Д237В100 мА
Импульсный прямой ток при Т=—60. +85°С:
одиночные импульсы при tн10 мс10 А
периодические импульсы при tн30 мс (время между импульсами не менее 15 мин)5 А
Частота без снижения электрических режимов1 кГц
Температура окружающей среды—60С. +125°С
Читайте так же:
Источники тока для светодиодов с питанием 12в

Зависимости прямого тока от напряжения

Зависимости обратного тока от напряжения

Зависимости обратного тока от напряжения

Допускается работа диодов на емкостную нагрузку. При этом действующее значение тока через диод не должно превышать 1,57 Iпр.ср.макс.

Зависимости обратного тока от напряжения

Зависимости допустимого прямого тока от частоты

Зависимости допустимого импульсного прямого тока от длительности импульса

Зависимости допустимого прямого тока от температуры

© 2019 Полупроводниковые приборы: Диоды, Тиристоры, Оптоэлектронные приборы

Выпрямительные отечественные диоды большой мощности

Рис. 3. Выпрямительные отечественные диоды большой мощности.

В таблице приведены справочные данные по отечественными выпрямительным диодам большой мощности.

Справочник по диодам отечественного производства.

  • PCBWay — всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН.
  • Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет.
  • Проекты с открытым исходным кодом — доступ к тысячам открытых проектов в сообществе PCBWay!
  • LA4510 — маломощный усилитель ЗЧ, справочник
  • MAX4297 — усилитель мощности НЧ класса D (2,7-5В, 2Вт), справочник
  • Микросхема управления системой блокировки замков дверей авто (УР1101ХП21)
  • Что такое реле, их разновидности и применение

Вообще-то, если верить журналу Радио за 1960 год, у диодов Д2 и Д9 верхние частоты исчисляются не кГц, а МГц, так что проверьте, пожалуйста, и исправьте.

Илья, благодарим за замечание. Сверили данные по справочникам, все верно — диоды Д2, Д9, Д10-Д14, Д101-Д106, Д223 являются высокочастотными, их граничные рабочие частоты исчисляются в МГц.
Табличные данные исправлены!

диоды малой мощности выпрямительные

часто используем такие.

Спасибо: всё подробно и доходчиво. Вот бы и по транзисторам так. Плюс отечественные аналоги отечественных и зарубежных устаревших и устаревающих транзисторов. Плюс замена германия кремнием (насколько помню из собственного опыта (лабораторная работа), напряжение приведения у них различается на плюс один вольт в пользу кремния). Осталось подставить марки используемых транзисторов. Спасибо.

Граничная частота стоит прочерк, что значит?

Евгению: в графе «Граничная частота» стоит прочерк, потому, что ее значение не нормировано.

В указанных характеристиках нет временных параметров. частотных

а почему в справочнике нет диода КД503А. Он же тоже существует.

Добавлены параметры диодов КД503А и КД503Б, которые применяются в качестве переключающих элементов в импульсных быстродействующих устройствах, также их часто можно встретить в самодельной связной радиоаппаратуре.

В моих справочниках частота 2Д204Б(В) и КД204Б(В) равна 50 кГц.

Алекс, в таблицах указано то же самое, только в Мегагерцах: 0,05 МГц = 50 кГц.

Здравствуйте. Помогите определить радиокомпонент. Стеклянный корпус. Гибкие выводы. Длинна 7мм. Диаметр 2,5мм. Прозванивается как диод. Где анод — жёлтое кольцо. Посредине белое. Ширина колец пр.- 0,8мм. С такой цветовой маркировкой не нашёл. Спасибо.

четверг, 19 января 2012 г.

Светодиоды — маркировка, характеристика, подключение

    Маркировка светодиодов

Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов

Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета

Как запитать светодиод от сети 220 В.

25 комментариев:

Познавательно, особенно узнал про паралельное подключение, а то не знал да сапалил.

Читайте так же:
Как соединить сип кабель с медным проводом под напряжением

Алмаз-Сервис.
Подключение бытовой техники: стиральных машин, посудомоечных машин, плит, в том числе встраиваемых, вытяжек и т.п. http://vk.com/club38610849

полезная информация, пригодилась при подключении в автомобиле светодиодов в стопы

Кошмар, поменяйте цвет шрифта, как можно такой цвет прочесть да ещё и на коричневом фоне?

Цвет исправлен, так лучше?

"Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер)."

Как так?? решил проверить по формуле R=U/I, вышло, что 1.9вольт с 95Ом резистором дает 0.02А тока на светодиод, 2 вотльт с таким же резистором 0.021А. Разница 5% а не 50%. Где ошибка?

Ток не 50% увеличится, а нагрузка на светодиод возрастет в половину, т.е. он проработает меньше часов на 50%

Да, получится измени мы напряжение на 1 вольт и ток через диод изменится на 50%. А это катастрофично. И, поэтому надо быть предельно внимательными.
Спасибо за труд. Тема эта будет подыматься ещё многие годы. Это только начало.Интересно мне белые светодиоды, которыми будем замеменять лампы накаливания и энергосберегающие. А есть ли помощнее светодиоды, 50-100 мА, или ещё больше, с приличной яркостью, чтобы одним диодом лампочку заменить? Тогда и со схемой стабилизации тока можно повозиться.
Удачи. Счастливого труда.
PS Мне тоже сложно читать на тёмном фоне. Классика — черный шрифт на белом, ну приемлемо светлый фон. Мнрогие экспериментируют с красным, синим, коричневым черным. Тяжелее читается. Но спорить здесь не надо. Это дело вкуса.

andre.58, пишите чушь сами, и других неофитов вводите в заблуждение.
Вследствие нелинейности ВАХ диодов связь между током и напряжением непропорциональна. Особенности расчета режимов цепей с нелинейными элементами гуглом не скрываются. Удачи.

я остался доволен статьёй ! молодец — СПАСИБО,много узнал/не ковыряясь по книгам/ так держать -АВТОР .

Может, конечно, это мне так везло, но я бы не настаивал что тонкий маленький электрод (внутри прозрачного корпуса) *всегда* анод. Помню случаи когда было и наоборот. Возможно китайский брак, конечно, но я всегда тестирую новоприбывшие светодиоды на полярность.

Столько много нового узнал . Правда нельзя светодиод подключать напрямую (без ограничивающего резистора) к источнику питания? А то я не знал таких нюансов и подключал напрямую, уже пятый год работают схемы и ничего не сгорает . :))) Uпад — не что иное как напряжение питания светодиода! Понятно, что если напряжение питания будет выше номинального, то светодиод "сгорит", если меньше, то он просто не будет светиться. Таким образом необходимо обеспечить соответствие подаваемого напряжения на светодиод номинальному, самый простой способ — использовать резистор, но не единственный, а если напряжение источника питания соответствует номинальному напряжению светодиода, то и заморачиваться не стоит. Как-то так.
Ещё один нюанс — трансформаторы для светодиодных светильников стоят в разы дороже аналогичных трансформаторов для галогенных ламп и продавцы в магазинах втюхивают клиентам, что нельзя использовать транс, предназначенный для галогенок, для светодиодов, ссылаясь на "квалифицированное" мнение "электриков". Однако, галогенки более чувствительны к перенапряжению, чем светодиоды, поэтому это полный абсурд. То что подходит для галогенных ламп — подойдет и для светодиодных.
PS. И всё-таки поменяйте цвет фона — цвет шрифта, тяжело читать.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector