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Aug 11, 2023

당신의 LED를 제어

이전 기사에서는 LED의 일반적인 특성과 그 특성에 대해 설명했습니다. 이에

이전 기사에서는 LED의 일반적인 특성과 그 특성에 대해 설명했습니다. 이 글에서는 LED 구동에 대한 몇 가지 예를 제시하고 가장 일반적으로 사용되는 몇 가지 방법을 비교하고 싶습니다. "모든 것에 맞는 단일 크기"는 없지만 최대한 일반화하도록 노력하겠습니다. LED의 밝기를 효과적으로 제어하고 이를 수행하면서 수명을 연장할 수 있다는 아이디어입니다. 장거리 운행을 계획하고 있다면 효율적인 운전자가 큰 변화를 가져올 수 있습니다. 문제를 살펴보고 해결책을 논의해 봅시다.

대부분의 초보자는 LED를 터뜨리지 않고 빛나게 만드는 데 관심이 있을 것입니다. 조금 더 아래로 내려가면 밝기 제어와 색상 혼합을 통해 색상 선택기에서 원하는 색조를 생성할 수 있습니다. 어떤 경우든 최종 애플리케이션을 명확하게 이해하는 것이 중요합니다. 작업대 조명과 같은 조명 애플리케이션에는 낭만적인 무드 조명 제어가 거의 필요하지 않습니다. 반대로, 디스코 조명은 다양한 색상의 LED의 강도를 변동시켜야 합니다.

그렇다면 밝기는 어떻게 인식됩니까? 논리적으로 말하면, 각각 100루멘의 LED 램프 2개가 있을 때 결과는 밝기가 두 배여야 합니다. 실제로 인간의 눈은 강도 변화에 대수적으로 민감합니다. 즉, 강도가 두 배로 증가하면 작은 변화로 인식됩니다.

빛의 강도에 대한 인식은 빛이 차지하는 시야의 양에 따라 지수가 달라지는 스티븐스의 거듭제곱 법칙을 따릅니다. 5도 지점의 경우 지수는 약 0.33이지만 점 소스의 경우 약 0.5입니다. 이는 5도 지점의 경우 광원이 2배 더 밝게 보이려면 광원이 8배 증가해야 하고 점 광원은 2배 더 밝게 보이려면 4배 증가해야 함을 의미합니다.

Adafruit에서 제공하는 것과 같은 간단한 1W SMD LED부터 시작해 보겠습니다. 이 제품의 정격은 90루멘이며 방열판으로 알루미늄 PCB가 함께 제공됩니다. 다음은 LED의 일부 매개변수를 간략하게 살펴보겠습니다.

데이터 시트에는 순방향 전류(연속) 및 피크 순방향 전류로 시작하는 몇 가지 매우 중요한 정보가 있습니다. 값은 각각 350mA와 500mA이며 초과해서는 안 됩니다.

그래프로 표시되는 두 가지 중요한 정보가 사용됩니다. 첫 번째는 약 1.8V의 전압이 LED를 순방향 바이어스하는 데 충분하다는 것을 보여주는 순방향 전류 및 전압 그래프입니다. 그 후 전류는 저항적으로 증가하고 약 3V에서 약 200mA를 소모하는 것으로 보고됩니다. 두 번째 곡선은 전류가 광 출력의 양을 제어한다는 것을 보여주는 상대적인 LI 대 순방향 전류입니다("4" 표시까지 이어지는 직선).

LED가 옴의 법칙을 따른다는 점을 고려하면 전류는 전압에 정비례해야 하므로 전압을 변경하여 밝기를 제어할 수 있습니다. 음, 순방향 전류 곡선이 너무 가파르기 때문에 전압이 조금만 증가해도 전류 변화가 더 커진다는 작은 문제가 하나 있습니다. 두 개의 알카라인 배터리가 아닌 코인 셀을 연결하면 밝기가 달라집니다. 둘 다 3V의 전위차가 있지만 공급되는 전류량이 다르므로 밝기도 다릅니다. 전압을 제어하는 ​​것보다 LED에 흐르는 전류를 직접 제어하는 ​​것이 더 좋습니다.

가장 쉬운 방법은 LED와 직렬로 전위차계를 추가하는 것입니다. 단순한! 본질적으로 저항을 변경하면 옴의 법칙이 적용됩니다. 가변 저항은 가변 전류와 동일하며 가변 밝기와 같습니다.

다음은 100옴에서 1킬로옴까지 가변 저항을 사용하는 LED의 시뮬레이션입니다. 유일한 문제는 LED의 저항이 변하거나 전압이 변동하면 그 결과가 치명적일 수 있다는 것입니다. 이는 본질적으로 개방 루프 제어이며 밝기를 변경하는 것 외에 회로에서 사용자에게 피드백이 없습니다.

물론, 전위차계에 의해 전력이 소비되기 때문에 효율성 문제도 있습니다.