Светодиоды и подсветка роликов

Хочу поделиться опытом в области подключения светодиодов.

Яркость светодиода линейно зависит (прямо пропорциональна) от тока, который через него течет. Ток, в свою очередь, нелинейно зависит от напряжения, падающего на светодиоде. Эта зависимость похожа на правую ветвь параболы, поэтому в рабочем режиме небольшое изменение напряжения на диоде может вызвать значительное изменение тока. Это может быть и полезно, и вредно.
Я приведу пример из datasheet'а (технической документации) для светодиодов фирмы CREE (если конкретно, серия C5SMF; она отличается относительно небольшой колбой овальной формы и своеобразным лучом света - он узкий в одной плоскости и широкий в другой; в серии представлены сверхъяркие светодиоды красного, янтарного, синего и зеленого цветов):

 

Рабочему режиму (для которого приводятся все характеристики диода) соответствует ток 20 мА и напряжение 3,4 В (для зеленого цвета).
При этом производителем рекомендуется использовать токи до 30 мА. Ток в 30 мА заставляет диод светиться в ПОЛТОРА раза ярче заявленного, при этом не сжигая его, поэтому такой режим желателен с точки зрения эффективности подсветки. Напряжение на диоде в таком случае будет (как видно из графика) 3,55 В.
Но разброс параметров ограничивающих резисторов (обычно ±5%) и источников напряжения (свежий Ni-MH аккумулятор после зарядки выдает до 1,4 В) может привести к тому, что через диод пойдет слишком большой ток, и диод сгорит (кстати, сам светоизлучающий кристалл не больше крупинки сахара).
В связи с этим номинал ограничивающего резистора нужно подбирать таким образом, чтобы цепь выводила диод в максимально допустимый режим при ХУДШИХ условиях питания (максимальное напряжение батареи можно измерить тестером, а сопротивление принять R=Rном*(1-0,05)). На примере (желтый светодиод серии С5SMF):
 - наша цель - 25 мА при U на светодиоде 2,2 В
 - свежие аккумуляторы, батарея выдает 4 В
 - в таком режиме необходим ограничивающий резистор на 72 Ом
В моем случае стоят резисторы на 68 Ом, т. к. 25 мА - не крайний режим, ток может быть еще чуточку больше, и даже минимальный резистор R=68-68х0,05=64,6 Ом не позволит светодиоду сгореть.
При этом для номинального режима (20 мА, 2,1 В) понадобились бы резисторы 95 Ом, а для предельного (30 мА, 2,3 В) - 57 Ом.
Для расчета и подбора резисторов удобно использовать готовую программку, их в Сети много. Та, которой пользуюсь я, выглядит так:

 

Хочу обратить внимание, что есть светодиоды, для которых рабочий ток составляет 10 мА (ну или чуть больше), поэтому всегда стоит изучить официальный datasheet.
Кроме того, следует помнить, что кроме значения яркости (выражается в милликанделах, мКд, mcd; бывает от единиц мКд до десятков тысяч мКд) есть еще так называемая диаграмма направленности светодиода. Она характеризуется углом, в пределах которого яркость диода не становится меньше 0,5 от максимума. Если вам попался ну очень яркий светодиод (12000...20000 мКд), посмотрите на его диаграмму направленности - скорее всего, она узкая, 10..15°. И наоборот, если диаграмма широкая, 60..90° и больше, то яркость в 2000..4000 мКд будет достаточной для очень заметной и красивой подсветки.

 

На рисунке показана диаграмма направленности для серии C5SMF, о ней я писал в начале. Луч будет широким в том же направлении, в котором колба широкая, и наоборот. Размещая такой диод, можно примерно предполагать, как луч будет освещать, например, поверхность под роликом, или с какой стороны наиболее заметна будет подсветка.

И не забывайте про смешение цветов, располагая рядом разные светодиоды:
красный + синий = пурпурный;
красный + зеленый = желтый;
зеленый + синий = голубой.
А еще из-за особенностей человеческого глаза
зеленая подсветка кажется самой яркой при равном потреблении энергии.

Ну и, напоследок, мой вариант подсветки:

 

____________
Автор: TeCHno
2012 г