Кіріспе
LED-ді қуаттандыруға арналған электрлік схема Электроникада LED схемасы немесе LED драйвері - жарық шығаратын диодты (LED) қуаттандыруға арналған электрлік схема. Сұлба LED-ті қажетті жарықтылықпен жарықтандыру үшін жеткілікті ток беруі тиіс, бірақ LED-ті зақымдамау үшін токты шектеуі тиіс. Диодтағы кернеудің төмендеуі кең жұмыс ағыны диапазонында шамамен тұрақты; сондықтан, қолданылатын кернеудің аздап өсуі токтың жоғарылауына әкеледі. Қуаттылығы аз индикаторлы LED-тер үшін өте қарапайым схемалар қолданылады. Ағымдағы реттеуді дұрыс жүзеге асыру үшін жарықтандыру үшін жоғары қуатты LED-ды іске қосу кезінде күрделірек ток көзі схемалары қажет.
In electronics, an LED circuit or LED driver is an electrical circuit used to power a light emitting diode (LED). The circuit must provide sufficient current to light the LED at the required brightness, but must limit the current to prevent damaging the LED. The voltage drop across an LED is approximately constant over a wide range of operating current; therefore, a small increase in applied voltage greatly increases the current. Very simple circuits are used for low power indicator LEDs. More complex, current source circuits are required when driving high power LEDs for illumination to achieve correct current regulation.
Негізгі схема
LED-ді басқарудың ең қарапайым схемасы - сериялық резистор арқылы. Ол көп тұтынушы техникасындағы индикаторлар мен цифрлық дисплейлерде қолданылады. Алайда, бұл контур энергия тиімді емес, өйткені энергия резисторда жылу түрінде таралады. LED-дің белгіленген жұмыс ағынында кернеудің төмендеуі болады. Омның заңы мен Кирхгоффтың контурлық заңдары сәйкес кедергі мәнін есептеу үшін қолданылады, бұл LED кернеуінің төмендеуін қоректендіру кернеуінен алып тастау және қажетті жұмыс ағынына бөлу арқылы. Жетілдіргіш кернеудің жеткілікті жоғары болуы кезінде бірнеше LED-ды бір резистормен қатар қосуға болады. Егер қоректендіру кернеуі LED-дің алдыңғы кернеуіне жақын немесе тең болса, онда резистордың ақылға қонымды мәнін есептеу мүмкін емес, сондықтан токты шектеудің басқа әдісі қолданылады.
Қуат көзін қарастыру
Диодтың кернеу мен ток қатынасы кез келген диодқа ұқсас. Ағымдағы ток Шокли диодтық теңдеуі бойынша кернеудің шамамен экспоненциалдық функциясы болып табылады, ал кернеудің кішкентай өзгеруі токтың үлкен өзгеруіне әкелуі мүмкін. Егер кернеу шекті мәннен төмен немесе оған тең болса, ток ағыны болмайды және нәтижесінде жарықсыз LED шығады. Егер кернеу тым жоғары болса, ток ең жоғары бағадан асып, қызып кетуі және LED-ді жоюы мүмкін. LED драйверлері флуктуациялық жүктемені ұстауға арналған, олар қажетті жарықтылыққа жету үшін жеткілікті ток береді, сонымен бірге токтың зиянды деңгейіне жол бермейді. Драйверлер тұрақты ток (CC) немесе тұрақты кернеу (CV) болуы мүмкін. ТП драйверлерінде кернеу өзгерсе, ток бірдей болады. CC драйверлері LED контурдың электр жүктемесі белгісіз немесе ауытқуы бар кезде қолданылады, мысалы, LED шамдардың өзгермелі саны орнатылған жарықтандыру контурлары. LED қызған сайын оның кернеуінің төмендеуі (байланыс аралығының төмендеуі) төмендейді. Бұл токтың өсуіне ықпал етеді.
MOSFET драйверлері
Әдетте жоғары қуатты LED-тер үшін тұрақты белсенді ток көзі қолданылады, ол батареялардың пайдалы өмірін ұзартатын ендік кернеулердің кең ауқымында жарық шығаруды тұрақтандырады. Белсенді тұрақты ток әдетте тоқ түю режимі MOSFET (металлоксид жартылай өткізгіш өрістік эффектті транзистор) арқылы реттеледі, бұл ең қарапайым ток шектеуіш. Төмен шығыс (LDO) тұрақты ток реттеушілері сонымен қатар жалпы LED кернеуінің электрмен жабдықтау кернеуінің жоғары бөлігін қамтамасыз етеді. Қосылған режимдегі қуат көздері (мысалы, бук, буст және бук буст конвертерлері) LED фонарьлар мен тұрмыстық LED шамдарда қолданылады. Power MOSFET-тер әдетте LED драйверлерін ауыстыру үшін қолданылады, бұл жоғары жарықты LED-терді басқарудың тиімді шешімі болып табылады. Қосымша схемаларды қажет етпей, MOSFET-терді тікелей басқару үшін қуат интегралды схемалары (IC) микросхемалары кеңінен қолданылады.
Полярлық
Электрлік полярлығына қарамастан жарық беретін қыздырғыш шамдардан айырмашылығы, LED-лер тек дұрыс электрлік полярлықпен ғана жарық береді. p n түйіспедегі кернеу дұрыс бағытта болған кезде, маңызды ток ағып, құрылғы алға қарай бұрмаланған деп айтылады. Егер кернеу дұрыс емес полярлық болса, құрылғы кері бұрылыс деп аталады, өте аз ток ағылады және жарық шығарылмайды. LED-ды айнымалы токпен жұмыс істеуге болады, бірақ олар тек LED-ді алға қарай бұрмалаған AC циклінің жартысында ғана жарық береді. Бұл LED-тің АЖ-ның жиілігімен қосылып-күйінуіне әкеледі. Көптеген LED-терде стандартты диодтарға қарағанда кері бұзылу кернеуінің салыстырмалы түрде төмен көрсеткіштері бар, сондықтан бұл режимге кіру және шамадан тыс токқа байланысты LED-ке зақым келтіру күткеннен оңай болуы мүмкін. Алайда кернеуді кесу үнемі тоқтайтын кернеуден аз болады, сондықтан LED-ді тікелей AC қоректендіруден басқару кезінде арнайы кері қорғаныс қажет емес, егер ток алға қарай ауыспалы жұмыс үшін шектелсе. Өндіруші әдетте өнімнің парағында LED полярлығын қалай анықтау керектігін ұсынады. Алайда, жер үстіне орнатылатын құрылғылар үшін полярлық белгілердің стандартталуы жоқ.
Импульстік жұмыс
Көптеген жүйелер LED-ді мезгіл-мезгіл немесе үзіліссіз қуаттандыру арқылы іске қосып, сөндіреді. Жарық жылдамдығы адамдағы жарық жылдамдығынан жоғары болған кезде және LED көзіне қатысты тұрақты болған кезде, LED үнемі жанып тұрғандай көрінеді. Импульстердің қосылу/жабылу арақатынасын өзгерту импульс ені модуляциясы (PWM) деп аталады. Кейбір жағдайларда PWM негізделген драйверлер тұрақты ток немесе тұрақты кернеу драйверлеріне қарағанда тиімдірек. LED-дің көпшілік дерек парақтарында үздіксіз жұмыс істеу үшін қауіпсіз болатын максималды бірқалыпты ток көрсетіледі. Көбінесе олар LED-ді басқарушы импульсті жеткілікті қысқа ұстаған кезде және LED-ді салқындату үшін жеткілікті ұзақ уақыт бойы LED-ге қуатты сөндірген кезде қысқа импульстер үшін қауіпсіз болатын жоғары максималды импульстік токты анықтайды.
Жарық сенсоры ретінде LED
Жарық шығарудан басқа, LED-ді жарық табуда фотодиод ретінде пайдалануға болады. Бұл мүмкіндікті қоршаған ортаның жарығын анықтау және екі бағыттағы байланыс сияқты әртүрлі қолданбаларда қолдануға болады. Фотодиод ретінде LED-ді оның шығаратын негізгі толқын ұзындығына тең немесе одан қысқа толқын ұзындығына сезімтал. Мысалы, жасыл LED көк және кейбір жасыл жарыққа сезімтал, бірақ сары немесе қызыл жарыққа сезімтал емес. Бұл жарық беретін диодты құрылғылар схемаларындағы кішігірім өзгерістермен ғана жобаларға қосылуы мүмкін. Мұндай схемада LED-ды мультиплекстеуге болады, сондықтан оны әр түрлі уақытта жарық шығару және анықтау үшін пайдалануға болады.