Články » LED osvětlení akvarií - III. 
LED osvětlení akvarií - III.
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.
1) první zleva je tzv. sériové zapojení - česky řečeno „za sebou“
2) druhé zleva - paralelní zapojení - česky „vedle sebe“
3) poslední dva obrázky jsou kombinace předešlých dvou způsobů - takzvaná sério-paralelní zapojení - buď několik sériových zapojení paralelně (obr.3), a nebo analogicky několik paralelních sestav spojených sériově (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 - ampéry). Pokud tedy na svém adaptéru vidím následující údaje - 12 V/0,75 A, znamená to, že zdroj dodává napětí 12 V a maximální proud, který mohu odebírat je 750 mA (mohu samozřejmě odebírat proud i menší). V tomto rozmezí zatížení by zdroj měl zajistit stálé napětí 12 V (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 maximálním příkonu 9 W.
Dalším typem zdroje je tzv. proudový zdroj (current source nebo supply). Jak název napovídá, jeho dominantní hodnotou je jeho jmenovitý 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 potřebujeme. Jak jsme si na VA grafu LED ukázali, tak, abychom udrželi proud LED na stejné úrovni, je nutné hýbat s napětím (to je způsobeno oteplováním 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=0,35 A a U=9-25 V, znamená to, že zdroj udržuje v obvodu proud 350 mA a napětí v obvodě (na svých svorkách) dokáže automaticky měnit v rozsahu 9 až 25 V. Nemůžeme tedy na něj připojit LED, která má pracovní napětí 4 V (více si vysvětlíme v dalším dílu seriálu).
Teď 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 udělat, naleznete na dalším obrázku:
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=3,5 V a pracovním proudu If=350 na zdroj o napětí 12 V. 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 součástkách se rovná napětí zdroje. V našem případě víme, že na LED je napětí 3,5 V --> tedy na rezistoru musí být zbytek, tedy 12 V - 3,5 V, což je 8,5 V. 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= 8,5 V / 0,35 A, tedy odpor 24 ohmu.
Důležité je spočítat, na jaký výkon je nutné rezistor dimenzovat - to už ale známe a umíme P = U × I, tedy 8,5 V × 0,35 A, což jsou skoro 3 W. Rezistor musíme dimenzovat raději na vyšší výkon - koupíme tedy 5 W. 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 dvěma zapojenými sériově 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 = 3,5 V × 0,35 A, tedy 1,22 W, 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 sériově 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 × 3,5 V - bude na nich tedy napětí 10,5 V. Na rezistor nám tedy zbývá rozdíl napětí zdroje a na LED, tedy 12 V - 10,5 V = 1,5 V. Znovu tedy můžeme spočítat potřebnou hodnotu rezistoru R = 1,5 V / 0,35 A, což dává cca 4 ohmy. Ještě ověříme, jaký výkon se na rezistoru bude ztrácet - P = 1,5 V × 0,35 A, což je už pouhých 0,5 W (zvolíme raději 1 W). Je vidět, jak se energetická situace obrátila - svítí nám tři LED, každá o příkonu 1,22 W, tedy celkem 3,66 W, ale ztrácíme jen 0,5 W. To už je velmi přijatelná ztráta.
Chtěl bych podotknout, 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 rezistor. 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 Wattů 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 nezbude, 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).
Líbilo se: 42x • Nelíbilo se: 0x • Zveřejněno: 12.03.2012 • Upraveno: 13.03.2012 • Přečteno: 4147x
Schválili: Johan 29.11.12 • Bob66 13.01.13 • slavko 21.06.16
Související články
| 09.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - I. | 6004x |
| 09.03.2012 |  | LED osvětlení akvarií - II. | 3914x |
| 14.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - IV. | 5880x |
Další články z rubriky Osvětlení
| 04.09.2012 | | Odvětrání vzduchu pod krytem | 1010x |
| 03.06.2006 | | Osvětlení akvária | 53040x |
| 29.12.2013 | | LED osvětlení akvária s čipy CREE | 3801x |
| 17.12.2010 | | Levný „provizorní“ kryt | 2688x |
| 10.01.2023 | | Jak na osvětlení akvária? | 309x |
| 13.10.2012 | | Kryt na akvárium s LED osvětlením | 2148x |
| 26.06.2016 | | Aquael Led Intenso - oprava - ako som to vyriešil ja | 661x |
| 05.04.2015 | | LED osvětlení MAXXO | 2769x |
| 31.10.2016 | | 8-bit PWM na ATmega328 | 506x |
| 23.11.2010 | | Výroba vlastního krytu a osvětlení | 8519x |
Komentáře návštěvníků
Funkce je dostupná pouze pro přihlášené uživatele
Další články tohoto autora
| 14.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - IV. | 5880x |
| 09.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - II. | 3914x |
| 09.03.2012 | | LED osvětlení akvarií - I. | 6004x |