Как питать светодиод и что такое бин по напряжению?

Для питания светодиода необходим ток определенной силы. При прохождении тока через светодиод наблюдается падение напряжения. Например, при параллельном подключении трех светодиодов, падение напряжения каждого из которых равно 3,4В, суммарное падение напряжения составит 3,4*3=10,2В. Для таких светодиодов достаточно блока питания на 12В, но если в цепь будет подключен четвертый светодиод, то параметров этого блока питания будет недостаточно (оставшееся напряжение будет равно 12-10,2=1,8 В). Поэтому каждый сегмент светодиодной ленты 12В включает только три светодиода, подключенных последовательно.


При подключении следует соблюдать полярность, так как светодиод пропускает ток только в одном направлении. Если перепутать полярность, то светодиод не перегорит, а просто не будет светиться. Но если превысить допустимый уровень силы тока, то светодиод выйдет из строя. Для защиты светодиода от превышения силы тока в цепь включается резистор. При изменении сопротивления резистора в небольших пределах можно регулировать яркость свечения светодиода. Для преобразования переменного тока в постоянный и для его стабилизации используются блоки питания и драйвера. Эти устройства защищают светодиод от колебания напряжения питающей сети и обеспечивают оптимальный режим работы источника света. Устройство, ограничивающее и стабилизирующее силу тока (драйвер или резистор), подключается к каждой из параллельно соединенных цепей светодиодов.

Что такое бин светодиода?

Для уточнения нюансов, связанных с питанием светодиода, обратимся к понятию «бин». Термин «бин» происходит от английского «bin» — элемент дискретизации, элементарная единица, частица минимального размера, неделимый элемент. Относительно светодиодов бином называют минимальный диапазон того или иного параметра – напряжения, цвета, светового потока и т. д. Каждому диапазону присваивается буквенно-цифровое обозначение, так называемый бин-код.


На производстве осуществляется сортировка светодиодов из каждой партии по бинам (по диапазонам различных параметров). Для чего это нужно? К примеру, завод, который занимается производством светодиодов, готовит кристалл для финишной сборки диодов. На выходе производитель планирует получить светодиод с определенными параметрами, рассчитанный на нужное падение напряжения и силу тока. При этом светодиод должен потреблять энергию определенной мощности.


Сила тока, падение напряжения и мощность служат исходными данными для расчета светового потока, цветовой температуры, индекса цветопередачи и других параметров светодиода. Но здесь возникает вопрос: какие расчетные параметры будут получены с учетом того, что каждый исходный параметр имеет определенную погрешность? Чтобы снизить влияние этой погрешности на характеристики светодиодов, введено понятие «отбиновка» - практическое испытание параметров продукции каждой партии. Отбиновка – обязательный этап процесса изготовления светодиодов, не считая дешевых подделок, которые производятся без соблюдения каких-либо норм.


Производитель предоставляет официальную документацию на каждую модель диода с таблицами расшифровки бин-кодов по нескольким классификаторам. В таблице указываются минимальные значения светового потока, цвета, падения напряжения, энергоэффективности (отношение светового потока к потребляемой мощности) и т. д. В одной заводской упаковке поставляются светодиоды только одного бина. Для светодиодов, которые изготавливаются крупными партиями в массовом производстве, сложно получить продукцию с точно заданным бином. Поэтому вводится понятие – «кит», которое подразумевает набор нескольких бинов.


Бин по напряжению

Остановимся на понятии «бин по напряжению». Исходя из определения бина следует, что падение напряжения светодиода колеблется в определенных пределах, то есть имеет погрешность. Это небольшой диапазон, но его необходимо учитывать при работе со светодиодами. Рассмотрим пример таблицы бинов одного из известных производителей диодов.


В таблице указано минимальное и максимальное значение напряжения с точностью до сотых долей вольта. Каждому диапазону соответствует определенный бин-код. Например, белые светодиоды с бин-кодом В (выделено красным прямоугольником) имеют падение напряжения от 3,1 до 3,35 В при токе 350 мА. Этот пример наглядно демонстрирует понятие бина по напряжению светодиода.


Поясним практическую пользу понятия бина по напряжению. Зависимость силы тока от напряжения для светодиодов описывается вольтамперной характеристикой (ВАХ), которая носит экспоненциальный характер. Даже самое незначительное изменение напряжения приводит к резкому скачку силы тока. ВАХ может меняться для одного и того же светодиода в зависимости от окружающей температуры и срока эксплуатации устройства. Кроме того, вольтамперная характеристика может быть различной для каждого экземпляра диодов в одной партии. Как мы писали выше, производители указывают значение бина по напряжению - кода выборки, в которую попадает конкретный экземпляр светодиода. Для того, чтобы свечение светодиодной матрицы было равномерным, в матрицу включаются диоды с одинаковым бин-кодом.