Přihlaste se a využijte web naplno RYBICKY.NET »

LED osvětlení akvarií - III.

 

Články » LED osvětlení akvarií - III.   Vytisknout tuto stránku 

LED osvětlení akvarií - III.

Publikováno: 12.03.2012 • Autor: © RadekCX • Rubrika: Osvětlení

V minulém díle jsme si řekli, jak se LED chová po zapojení do elektrického obvodu a také jak teplota ovlivňuje jejich vlastnosti. Dnes se podíváme na to, jaké máme možnosti napájet LED tak, aby se zajistily správné podmínky pro jejich provoz a měli jsme jistotu, že nám budou dlouho sloužit tak, jak mají.

Předně je třeba si zopakovat, jak se vlastně nazývají různé způsoby řazení el. součástek.

F

 

1) první zleva je tzv. seriové zapojení - česky řečeno "za sebou"
2) druhé zleva - paralelní zapojení - česky "vedle sebe"
3) poslední dva obrázky jsou kombinace předešlých dvou způsobů - takzvaná serio-paralelní zapojení - buď několik seriových zapojení paralelně (obr.3), a nebo analogicky několik paralelních sestav spojených seriově (obr.4)

Všechna tato zapojení se nám můžou při sestavování osvětlení hodit tak, abychom docílili co nejmenších ztrát energie, a nebo abychom byli schopni využít zařízení, které máme k dispozici, a nemusíme kupovat jiné.

Nyní se podíváme, jak můžeme rozdělit napájecí zdroje z hlediska jejich funkce.

Nejobvyklejší zdroj, na který můžete narazit doma, je tzv. napěťový zdroj (voltage source nebo supply). Jeho dominantní vlastností je údaj - jmenovité napětí (jednotky V - volty). Dále na tomto zdroji vždy najdeme údaj o maximálním přípustném zatěžovacím proudu (jednotky A - ampery). Pokud tedy na svém adaptéru vidím následující údaje - 12V/0,75A, znamená to, že zdroj dodává napětí 12V a maximalní proud, který mohu odebírat je 750mA (mohu samozřejmě odebírat proud i menší). V tomto rozmezí zatížení by zdroj měl zajistit stálé napětí 12V (pro šťouraly - vím, že je to složitější). Proto jej nazýváme napěťovým zdrojem. Mimochodem ti, co si něco pamatují z předchozího dílu, si již hravě spočítají, jaký výkon je zdroj schopen dodávat. Ano, je to již známý vzorec P=U*I, tedy tento zdroj je schopen napájet zařízení o maximalním příkonu 9W.

Dalším typem zdroje je tzv. proudový zdroj (current source nebo supply). Jak název napovídá, jeho dominantní hodnotou je jeho jmenovity proud. U něho tedy místo napětí najdeme hodnotu jmenovitého proudu. Tento proud se snaží zdroj udržet v připojeném obvodu. Toho dociluje tak, že koriguje hodnotu napětí, kterou mění podle toho, jak se mění odběr zařízení. Z toho, co jsme si řekli minule o VA charakteristice LED, je jasné, že tento obvod je přesně to, co potrebujeme. Jak jsme si na VA grafu LED ukázali, tak, abychom udrželi proud LED na stejné úrovni, je nutné hýbat s napětím (to je způsobeno oteplovaním čipu LED), a to je přesně to, co umí proudový zdroj. Naneštěstí proudový zdroj není ideální zařízení, a tak napětí umí korigovat jen v nějakém rozsahu - proto na něm najdeme ještě rozsah napětí, ve kterém dokáže pracovat. Pokud tedy máme proudový zdroj, který má na krabičce napsáno I=0,35A a U=9-25V, znamená to, že zdroj udržuje v obvodu proud 350mA a napětí v obvodě (na svých svorkách) dokáže automaticky měnit v rozsahu 9 až 25V. Nemůžeme tedy na něj připojit LED, která má pracovni napětí 4V (více si vysvětlíme v dalším dilu seriálu).

Ted už se můžeme podívat na to, jak zapojit nejjednodušším způsobem LED s napěťovým zdrojem. Jistě se ptáte, jak můžu napsat, že budu napájet LED napěťovým zdrojem, když jsme si před chvílí vysvětlili, že to není možné. Možné to je, ale je nutné doplnit ještě jednu součástku do obvodu, která LED chrání před nárůstem proudu. To, jak to udelat, naleznete na dalším obrázku:

F

Zatím sledujte jen obrázek vlevo. Součástka označená jako R1 se nazývá správně rezistor a její hodnotou je odpor v ohmech (lidově se ale součástce říká i odpor). Rezistor klade odpor procházejícímu proudu, a to tím víc, čím větší proud jím teče. To je vlastnost, kterou potřebujeme k tomu, abychom ochránili LED před nekontrolovatelným nárůstem proudu.
Bohužel ani tentokrát se nevyhneme troše fyziky, ale půjde o triviální vzorec Ohmova zákona. Nekřižujte se - není v tom třeba hledat opravdu nic složitého. Tento vzorec udává jak spolu souvisí tři veličiny - napětí U, proud I a odpor R. Vztah je následující U=I*R. Abychom se co nejrychleji dostali do praxe. Potřebuji zapojit LED s udaným napětím (tzv. napětí v propustném směru) Uf=3,5V  a pracovním proudu If=350 na zdroj o napětí 12V. Abych to mohl udělat, musím do obvodu zapojit zmíněný rezistor - přesně podle situace na obrázku vlevo.
Vždy, když budete něco takového počítat, pamatujte si jednu věc - součet napětí na součástkach se rovná napětí zdroje. V našem případě víme, že na LED je napětí 3,5V --> tedy na rezistoru musí být zbytek, tedy 12V - 3,5V, což je 8,5V. Nyní už jen stačí dle Ohmova zákona spočítat, jaký odpor musíme použít. Dosadíme do vzorce R = U / I, kde U je napětí na odporu a I je proud tekoucí LED (oběma součástkami teče stejný proud). Takže R= 8,5V / 0,35A, tedy odpor 24 ohmu.
Důležité je spočítat, na jaký výkon je nutné rezistor dimenzovat - to už ale známe a umíme P = U * I, tedy 8,5V * 0,35A, což jsou skoro 3W. Rezistor musíme dimenzovat raději na vyšší výkon - koupíme tedy 5W. Abych byl konkrétní, tak něco takového: http://www.gme.cz/dratove-rezistory-do-5-w/rr-w5-27r-p114-027/,  ne vždy se dělají hodnoty rezistorů takové, jako spočítáme - vezmeme tedy buď nejbližší vyšší hodnotu, a nebo jeden rezistor nahradíme dvěmi zapojenými seriově tak, aby součet jejich hodnot dal námi vypočtenou hodnotu.

Jistě vás překvapilo, kolik energie se na rezistoru musí takříkajíc "vytopit". Sama LED má příkon P = 3,5V * 0,35A, tedy 1,22W, ale na rezistoru se protopí třikrát víc!!! To rozhodně není nic, z čeho bychom měli mít radost. Naštěstí se to celé dá dost vylepšit. Tak, jak ukazuje obrázek vpravo. Řešením je zapojit několik (upozorňuji stejných) LED seriově za sebou tak, aby součet jejich napětí Uf byl co nejblíž napětí zdroje. Zkusíme celou situaci přepočítat s novým zapojením. Znovu sečteme napětí na zapojených LED - to je 3 * 3,5V - bude na nich tedy napětí 10,5V. Na rezistor nám tedy zbývá rozdíl napětí zdroje a na LED, tedy 12V - 10,5V = 1,5V. Znovu tedy můžeme spočítat potřebnou hodnotu rezistoru R = 1,5V / 0,35A, což dává cca 4 ohmy. Ještě ověříme, jaký výkon se na rezistoru bude ztrácet - P = 1,5V * 0,35A, což je už pouhých 0,5W (zvolíme raději 1W). Je vidět, jak se energetická situace obrátila - svítí nám tři LED, každá o příkonu 1,22W, tedy celkem 3,66W, ale ztrácíme jen 0,5W. To už je velmi přijatelná ztráta.

Chtěl bych podoktnout, že posledně uvedeným způsobem jsou zapojeny velmi oblíbené LED pasky - když si je prohlídnete, najdete na nich vždy několik podobných sekcí - kde je zapojeno několik LEDek a příslušný resistor. Proto u pásků nemusíte nic dalšího řešit, než připojení na napěťový zdroj s patřičným výkonem.

Vždy při návrhu je třeba zvážit, čeho chceme dosáhnout, za cenu jakých investic a nedbat dogmat - pokud budu řešit osvětlení malé nádrže, kde mi bude stačit pár watů instalovaných LED, a v šupleti se mi válí adaptér, tak rozhodně nemusím přemýšlet o hypermoderním proudovém předřadníku a použiji řešení s rezistorem - stačí nakoupit LED moduly a rezistory a osvětlení si sestrojit.

Bohužel při vyšších instalovaných výkonech i řešení s předřadným rezistorem vychází neekonomické a výkony, které je třeba vytopit, velké. Pak nezbyde, než přistoupit k použití proudového zdroje, ale to bude předmětem dalšího dílu seriálu.

 

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).

Hodnocení
*****

Líbilo se: 41x Nelíbilo se: 0x Zveřejněno: 12.03.2012 Upraveno: 13.03.2012 Přečteno: 3697x

Schválili: Johan ***** 29.11.12 • Bob66 ***** 13.01.13 • slavko **** 21.06.16

Související články
09.03.2012*****LED osvětlení akvarií - I.5428x
09.03.2012*****LED osvětlení akvarií - II.3545x
14.03.2012*****LED osvětlení akvarií - IV.5359x
Další články z rubriky Osvětlení
17.12.2010*****Levný "provizorní" kryt2627x
14.03.2012*****LED osvětlení akvarií - IV.5359x
01.06.2011*****Žiarivky- rozdelenie a označenie1910x
23.11.2010*****Výroba vlastního krytu a osvětlení8253x
24.08.2012*****Odvětrání krytu osvětlení860x
16.12.2010*****Noční LED osvětlení5938x
09.09.2012*****Bezdrátové noční světlo1186x
02.09.2012*****Blau Lumina LED 62-1808x
08.11.2010*****Úprava stávajícího akvarijního osvětlení2554x
09.03.2012*****LED osvětlení akvarií - I.5428x

Komentáře návštěvníků
Celkem: 7 záznamů přidat komentář Funkce je dostupná pouze pro přihlášené uživatele

[7] Jaroun® 04.02.2016
No, četl jsem to několikrát a pořád jsem z toho debil :D
Zůstanu raději u 1. jednoduššího způsobu.
Jinak klobouk dolů, že ses pustil do tak rozsáhlých
a složitých článků. ;)

[6] LinaDee® 23.03.2013
To důležité, ale ještě nevidím, snad to bude v posledním článku...

[5] RadekCX® 14.03.2012
ctvrty clanek ke schválení - doufam ze nejvyzivnejsi

[4] RadekCX® 14.03.2012
scorpion075: no tak me to take moc nebavi to sepisovani, ale kdyz si spoctu kolik energie jsem venoval sepisovanim privatnich vzkazu tak to porad vychazi lepe to sepsat do clanku pro vsechny

[3] souky® 13.03.2012
je to paráda, aspoň si zopakuju základy elektrotechniky

[2] scorpion075® 13.03.2012
Obdivuju tě. Kde bereš energii a čas na psaní takto skvělích článků v tak krátké době? Již se těším na pokračování.

[1] Silent® 13.03.2012
Radku, velmi dobrá práce. Možná mně i přesvědčíš o budoucnosti LED v osvětlování nádrží :-)) tedy ne že bych byl nějaký konzervativec.

Další články tohoto autora
14.03.2012*****LED osvětlení akvarií - IV.5359x
09.03.2012*****LED osvětlení akvarií - II.3545x
09.03.2012*****LED osvětlení akvarií - I.5428x

© RYBICKY.NET - http://rybicky.net/clanky/919-led-osvetleni-akvarii-iii