Články » LED osvětlení akvarií - II. 
LED osvětlení akvarií - II.
Ti, co neodpadli (nudou, obdivem, hlady... apod.) při čtení prvního dílu, se mohou nyní dozvědět, jak taková LED pracuje zapojená v el. obvodu.
LED je optoelektronická polovodičová součástka, která má dva vývody jako každá dioda, tedy anodu a katodu. Z toho vyplývá, že LED je nutné vždy zapojovat na napájecí zdroj se správnou polaritou - tedy anodu na kladný pol zdroje a katodu na záporný. Zjistit to, kde je anoda a katoda, není vždy snadné a na první pohled zřejmé. Vždy je nejjistější nahlídnout do katalogového listu (anglicky datasheet) výrobce, kde jsou jednak popsány důležité elektrotechnické parametry, ale i okótované pouzdro a umístění vývodů. Přepólování je pro LED velmi nebezpečné a velmi často vede k jejich zničení - neplatí ani výmluva typu „bylo to tam jen chviličku“.
Teď tedy k tomu, jak se chová LED zapojená do obvodu. Pokud tedy připojíme LED na zdroj a budeme pomalu zvyšovat napětí a současně měřit proud protékající diodou a cele to vynášet do grafu, změříme tak něco, co se nazývá voltampérová charakteristika - lidově řečeno "kolik to při jakém napětí žere".
Když se koukneme na výše uvedený graf (LED Cree Q5), vidíme, že při zvyšování napětí neprotéká LED prakticky žádný proud až do okamžiku, kdy dosáhne cca 2,3 V. Při dalším zvyšování napětí proud stoupá nejprve jen zvolna až do napětí cca 3 V - tato část se označuje většinou jako „koleno“ grafu. Další zvyšování napětí už způsobuje velmi dramatické změny v hodnotách proudu - tomu se pro změnu říká, že součástka má velmi strmou VA charakteristiku. Z toho plyne jeden zásadní poznatek - LED nelze přímo napájet napěťovým zdrojem! Tedy abychom byli přesní, lze ale jen, pokud se budeme pohybovat v tom tzv. „koleně“. Tam totiž máme jistotu, že kolísání napětí zdroje a dalších parametrů nezpůsobí, že proud nevystřelí mimo požadované hodnoty. Naneštěstí zmíněné koleno je nepoužitelné i z důvodu, že v něm má LED ještě příliš malý výkon. Celé to má ještě jeden zádrhel. Zmíněný graf je velmi závislý na teplotě čipu LEDky, navíc pozitivně. Tedy při zvyšující se teplotě se celý graf posouvá doleva. Pokud bychom tedy napájeli LED o teplotě 25 °C napětím třeba 3 V, odebírala by zpočátku podle grafu cca 150 mA. Protékající proud ale způsobuje ohřívání LED a posunutí VA charakteristiky. Takže po ohřátí LED třeba na 50 °C bude LED odebírat proud ne 150 mA, ale třeba již 300 mA. Tento zvýšený proud způsobuje další a další ohřívání čipu. Takže LED se dostává do „spirály smrti“, kdy sama sebe zničí (nebo poškodí) - záleží jen na tom, zda se teplota nějak ustálí (záleží, jak se teplo z čipu může odvádět - pokud ne, je to jistota zničení LED). Toto je tedy hlavním důvodem, proč NELZE bezpečně napájet LED zdroji napětí.
Tím se dostáváme k dalšímu provoznímu parametru, a tím je provozní teplota. Většinou je udávaná tzv. temperature junction neboli teplota polovodičového přechodu - lidsky toho čipu, co tam svítí. Pro výše uvedenou LED je maximální hodnota 150 °C. Při vyšší teplotě téměř vždy dojde k nějakému znehodnocení LED. Je nutné říct, že teplota čipu a teplota pouzdra nejsou stejné a můžou se poměrně dost lišit. Zmíněna LED má udanou hodnotu thermal resistance 8 °C/W. Při příkonu 3 W to znamená, že čip LED bude o 24 °C teplejší než vlastní pouzdro. To je dobré mít na paměti, až budete měřit teplotu LED za provozu. Pokud tedy pouzdro bude mít teplotu 50 °C, tak vlastní čip bude již na teplotě 74 °C, což je teplota, která už polovodičům nedělá nejlépe. Dalším důvodem, proč držet teplotu LED co nejníže, je účinnost. To ukazuje následující graf:
Ten ukazuje, jak poklesne světelný tok v závislosti na teplotě čipu. Při teplotě 75 °C, kterou jsme hypoteticky spočítali výše, to znamená pokles o 15 %.
Abychom trochu nakousli nějakou matematiku/fyziku, tak si ukážeme, jak z VA grafu (nahoře) spočítat, jaký má LED příkon. Je to velmi triviální. Budeme vycházet ze vzorce P = U × I (P je ve Wartech, U ve voltech a I v ampérech). Takže z grafu mohu například spočítat, že při proudu 700 mA bude napětí na LED cca 3,6 V. Pronásobíme tedy P=3,6 V × 0,7 A a víme, že LED odebírá 2,52 W.
V dalším díle se konečně dostaneme k tomu, jak je možné LED napájet a zapojovat.
Za správnost informací zodpovídá autor článku, dotazy směřujte na autora. Hodnocení článku hvězdičkami provádí redakce. K článku se vyjádřete pomocí palců (líbilo se / nelíbilo se).
Líbilo se: 48x • Nelíbilo se: 0x • Zveřejněno: 09.03.2012 • Upraveno: 09.03.2012 • Přečteno: 3915x
Schválili: Johan 29.11.12 • Bob66 13.01.13 • Jarka 06.01.14 • slavko 21.06.16
Související články
| 09.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - I. | 6004x |
| 13.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - III. | 4146x |
| 14.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - IV. | 5880x |
Další články z rubriky Osvětlení
| 13.10.2012 | | Kryt na akvárium s LED osvětlením | 2148x |
| 19.12.2010 | | Jednoduché osvětlení na malé akvárko | 2627x |
| 02.09.2012 | | Blau Lumina LED 62-1 | 830x |
| 16.12.2010 | | Noční LED osvětlení | 6012x |
| 01.06.2011 | | Žiarivky- rozdelenie a označenie | 1939x |
| 26.06.2016 | | Aquael Led Intenso - oprava - ako som to vyriešil ja | 661x |
| 05.04.2015 | | LED osvětlení MAXXO | 2769x |
| 15.12.2014 | | Výroba led osvetlenia na malé akvária | 1244x |
| 03.06.2006 | | Kryt na akvárium | 24281x |
| 31.10.2016 | | 8-bit PWM na ATmega328 | 506x |
Komentáře návštěvníků
Funkce je dostupná pouze pro přihlášené uživatele
Další články tohoto autora
| 14.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - IV. | 5880x |
| 13.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - III. | 4146x |
| 09.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - I. | 6004x |