Питание светодиодов: падение напряжения и ток

У светодиода нет «номинального напряжения питания» в привычном понимании, как у обычных ламп. Для корректной работы важны два значения: падение напряжения и номинальный ток.

Падение напряжения показывает, сколько вольт «уходит» непосредственно на светодиоде. Например, если на одном диоде падение составляет 3,2 В, то от источника 12 В последовательно получится запитать максимум три таких светодиода. На четвёртый напряжения уже не хватит, и он не сможет нормально загореться.

По этой причине в светодиодных лентах на 12 В один сегмент чаще всего включает три диода.

С током всё менее очевидно. Светодиод сам по себе не «сдерживает» ток и потребит столько, сколько позволит источник питания и схема. Если ток не ограничить, диод начнёт перегреваться и быстро выйдет из строя.

При нагреве падение напряжения на светодиоде уменьшается, из-за чего ток способен вырасти ещё сильнее. Так возникает замкнутый круг: ток увеличивается — нагрев усиливается — ток растёт снова.

Поэтому для светодиодов важнее всего контролировать именно ток, а не рассчитывать только на «правильное» напряжение.

Самый понятный и доступный вариант ограничить ток через светодиоды — поставить ограничительный резистор. Такой принцип широко используется в конструкции светодиодных лент.

Схема расчёта несложная. Возьмём три светодиода, у каждого падение по 3,2 В. Тогда суммарное падение составит 3,2 × 3 = 9,6 В. Источник питания выдаёт 12 В, значит разницу 12 − 9,6 = 2,4 В нужно «снять» на резисторе.

При номинальном токе светодиодов 20 мА по закону Ома получаем сопротивление 2,4 / 0,02 = 120 Ом. Это нижняя граница. В реальных схемах обычно берут небольшой запас и ставят резистор чуть большего номинала, чтобы учесть прогрев светодиодов.

У решения есть преимущества: оно простое, недорогое и позволяет подключать такие сегменты параллельно к обычному источнику напряжения. Но есть и ограничения: часть мощности рассеивается на резисторе, а при изменении напряжения питания меняется и ток через светодиоды.

Для светодиодной ленты этот вариант остаётся практичным: ленту удобно делить на короткие отрезки, и каждый сегмент продолжает работать от того же источника 12 В.

Второй подход к питанию светодиодов — применение драйвера, то есть источника тока.

Драйвер сам меняет выходное напряжение так, чтобы через светодиоды постоянно протекал заданный ток. Когда диоды нагреваются и их параметры смещаются, устройство просто корректирует напряжение, удерживая нужный ток.

Поэтому на корпусе драйвера обычно указывают точный ток, а напряжение приводят в виде диапазона, например 6–12 В при 900 мА.

В этом и заключается одно из ключевых преимуществ драйвера: он защищает светодиоды от перегрузки по току и помогает сохранять стабильный режим работы даже при колебаниях сетевого напряжения на входе.