kategorier: Praktisk elektronikk, Lyskilder, Alt om lysdioder, Hvordan fungerer det
Antall visninger: 440310
Kommentarer til artikkelen: 52
Hvordan har LED-lamper
Artikkelen snakker om design av LED-lamper. Flere ordninger med forskjellig kompleksitet blir vurdert og anbefalinger blir gitt for uavhengig produksjon av LED-lyskilder koblet til et 220 V-nettverk.
Fordeler med energisparelamper
Fordelene med energisparende lamper er kjent. For det første er det faktisk lavt energiforbruk, og i tillegg høy pålitelighet. For tiden er de mest utbredte lysrørene. En slik lampe strømforbruk 20 watt, gir samme belysning som en glødelampe med hundre watt. Det er enkelt å beregne at energibesparelser er fem ganger.
Nylig mestres LED-lamper i produksjonen. Indikatorene for effektivitet og holdbarhet er mye høyere enn lysrørene. I dette tilfellet forbrukes strøm ti ganger mindre enn glødelamper. Holdbarheten til LED-lamper kan nå 50 eller flere tusen timer.
Den nye generasjon lyskilder er selvfølgelig dyrere enn enkle glødelamper, men bruker betydelig mindre strøm og har økt holdbarhet. De to siste indikatorene er designet for å kompensere for høye kostnader for nye typer lamper.
Praktiske kretser av LED-lamper
Som et første eksempel kan vi vurdere enheten til LED-lampen utviklet av selskapet "SEA Electronics" ved bruk av spesialiserte mikrokretser. Den elektriske kretsen til en slik lampe er vist på figur 1.
Figur 1. Skjema for LED-lampen til selskapet "SEA Electronics"
For ti år siden kunne lysdioder bare brukes som indikatorer: lysintensiteten var ikke mer enn 1,5 ... 2 mikrokandeler. Det har nå dukket opp superlyse LED-er, der strålingseffekten når flere titalls lysekroner.
Ved bruk av lysdioder med kraftig kraft i forbindelse med halvlederomformere, ble det mulig å lage lyskilder som tåler konkurranse med glødelamper. En lignende omformer er vist på figur 1. Kretsen er ganske enkel og inneholder et lite antall deler. Dette oppnås ved bruk av spesialiserte mikrokretser.
Den første IC1 BP5041-brikken er en AC / DC-omformer. Strukturskjemaet er vist i figur 2.
Figur 2. Blokkdiagram over BP5041.
Mikrokretsen er laget i SIP-typen saken vist i figur 3.
Figur 3
En omformer koblet til et 220V lysnett gir en 5V utgangsspenning med en strøm på rundt 100 milliamp. Tilkobling til nettverket skjer gjennom en likeretter som er laget på dioden D1 (i prinsippet er det mulig å bruke en brokrets for likeretteren) og en kondensator C3. Motstand R1 og kondensator C2 eliminerer impulsstøy. Se også - Hvordan koble en LED-lampe til et 220 V-nettverk.
Hele enheten er beskyttet av en F1-sikring, hvis rangering ikke må overstige den som er angitt på diagrammet. Kondensator C3 er designet for å jevne krusningen i omgangsspenningen til omformeren. Det skal bemerkes at utgangsspenningen ikke har galvanisk isolasjon fra nettverket, noe som er helt unødvendig i denne kretsen, men krever spesiell omhu og overholdelse av sikkerhetsregler under produksjon og idriftsettelse.
Kondensatorer C3 og C2 må ha en arbeidsspenning på minst 450 V. Kondensator C2 må være film eller keramisk. Motstand R1 kan ha en motstand i området 10 ... 20 ohm, noe som er nok for normal drift av omformeren.
Bruken av denne omformeren eliminerer behovet for en nedtrappingstransformator, noe som reduserer enhetens totale dimensjoner betydelig.
Et særtrekk ved BP5041-brikken er tilstedeværelsen av en innebygd induktor som vist på figur 2, noe som reduserer antall tilbehør og den totale størrelsen på kretskortet.
Som en diode D1 er enhver diode med en revers spenning på minst 800 V og en utbedret strøm på minst 500 mA egnet. Den utbredte importdioden 1N4007 tilfredsstiller slike forhold. en varistor VAR1 av typen FNR-10K391 er installert ved inngangen til likeretteren. Hensikten er å beskytte hele enheten mot impulsstøy og statisk elektrisitet.
Den andre IC-brikken, type HV9910, er en PWM-strømstabilisator for superlyse LED-er. Ved hjelp av en ekstern MOSFET-transistor kan strømmen stilles i området fra noen få milliamper til 1A. Denne strømmen stilles inn av motstanden R3 i tilbakemeldingskretsen. Brikken er tilgjengelig i SO-8 (LG) og SO-16 (NG). Dets utseende er vist på figur 4, og i figur 5 et blokkskjema.
Figur 4. Spon HV9910.
Figur 5. Blokkdiagram over HV9910-brikken.
Ved å bruke motstand R2 kan frekvensen til den interne oscillatoren varieres i området 20 ... 120 KHz. Med motstanden til motstanden R2 angitt i diagrammet, vil den være omtrent 50 KHz.
Induktoren L1 er designet for å lagre energi mens transistoren VT1 er åpen. Når transistoren stenger, overføres energien som er lagret i induktoren gjennom høyhastighets Schottky-dioden D2 til lysdiodene D3 ... D6.
Her er det tid for å minne om selvinduksjonen og Lenz-regelen. I henhold til denne regelen har induksjonsstrømmen alltid en slik retning at dens magnetiske fluks kompenserer for endringer i den eksterne magnetiske fluksen, som (forandring) forårsaket denne strømmen. Derfor har retningen til EMF for selvinduksjon en retning motsatt av retningen til EMF for kraftkilden. Derfor lyser LEDene i motsatt retning med hensyn til forsyningsspenningen (pinne 1 til IC2, angitt på diagrammet som VIN). Dermed avgir lysdiodene lys på grunn av EMF for selvinduksjonsspolen L1.
I denne designen brukes 4 superbride LED-er av TWW9600-typen, selv om det er fullt mulig å bruke andre typer LED-er produsert av andre selskaper.
For å kontrollere lysstyrken på lysdiodene i brikken er det en inngang PWM_D, PWM - modulasjon fra en ekstern generator. I dette skjemaet brukes ikke en slik funksjon.
Hvis du lager en slik LED-lampe selv, bør du bruke et hus med en skruesokkel i størrelse E27 fra en ubrukelig energisparende lampe med en effekt på minst 20 watt. Utseendet til strukturen er vist på figur 6.
Figur 6. Hjemmelaget LED-lampe.
Selv om det beskrevne opplegget er ganske enkelt, er det ikke alltid mulig å anbefale det for egenproduksjon: Enten vil du ikke kunne kjøpe delene som er angitt på ordningen, eller utilstrekkelig kvalifikasjon til monteren. Noen kan bare være redd: "Hva om jeg ikke lykkes?". I slike situasjoner kan du tilby flere flere enklere alternativer både i kretsløp og i anskaffelse av deler.
Enkel LED-hjemlampe
Et enklere diagram av LED-lampen er vist i figur 7.
Figur 7
Dette diagrammet viser at en bro likeretter med kapasitiv ballast brukes til å drive lysdiodene, noe som begrenser utgangsstrømmen. Slike strømforsyninger er økonomiske og enkle, ikke redd for kortslutning, deres utgangsstrøm er begrenset av kondensatoren. Slike likerettere kalles ofte strømstabilisatorer.
Rollen til kapasitiv ballast i kretsen utføres av kondensator C1. Med en kapasitans på 0,47 μF, må driftsspenningen til kondensatoren være minst 630 V. Kapasiteten er designet slik at strømmen gjennom lysdiodene er omtrent 20 mA, som er den optimale verdien for lysdioder.
Rippelen til broens utbedret spenning blir jevnet ut av den elektrolytiske kondensatoren C2. For å begrense ladestrømmen ved påkobling brukes en motstand R1, som også fungerer som sikring i nødsituasjoner.Motstander R2 og R3 er designet for å tømme kondensatorene C1 og C2 etter at enheten er koblet fra nettverket.
For å redusere dimensjonene ble driftsspenningen til kondensatoren C2 valgt til å være bare 100 V. Ved nedbrytning (utbrenthet) av minst en av lysdiodene, vil kondensatoren C2 lades til en spenning på 310 V, noe som uunngåelig vil føre til eksplosjonen. For å beskytte mot denne situasjonen, blir denne kondensatoren shuntet av zeneraldioden VD2, VD3. Deres stabiliseringsspenning kan bestemmes som følger.
Ved en nominell strøm gjennom LED på 20 mA, opprettes et spenningsfall på den, avhengig av type, innen 3,2 ... 3,8 V. (En lignende egenskap tillater i noen tilfeller bruk av lysdioder som zenerdioder). Derfor er det enkelt å beregne at hvis det brukes 20 lysdioder i kretsen, vil spenningsfallet over dem være 65 ... 75 V. Det er på dette nivået spenningen over kondensatoren C2 vil være begrenset.
Zener-dioder bør velges slik at den totale stabiliseringsspenningen er litt høyere enn spenningsfallet over lysdiodene. I dette tilfellet, under normal drift, vil zenerdioden være lukket og påvirke ikke kretsens drift. ZNerdioder 1N4754A indikert på kretsen har en stabiliseringsspenning på 39 V, og koblet i serie - 78 V.
Hvis minst en av lysdiodene går i stykker, vil zenerdioden åpne og spenningen på kondensatoren C2 vil stabiliseres ved 78 V, noe som er klart lavere enn driftsspenningen til kondensatoren C2, så det vil ikke være noen eksplosjon.
Utformingen av en hjemmelaget LED-lampe er vist i figur 8. Som det fremgår av figuren, er den samlet i et hus fra en ubrukelig energisparende lampe med en E-27-base.
Figur 8
Det trykte kretskortet som alle delene er plassert på er laget av foliefiberglass på noen av måtene som er tilgjengelige hjemme. For å installere LED-ene ble det boret hull på 0,8 mm i diameter på platen, og 1,0 mm for de gjenværende delene. En tegning av et kretskort er vist på figur 9.
Figur 9. Det trykte kretskortet og plasseringen av delene på det.
Plasseringen av deler på tavlen er vist i figur 9c. Alle deler unntatt LED er installert på siden av tavlen, der det ikke er trykte spor. En jumper er også installert på samme side, også vist på figuren.
Etter installering av alle delene på siden av folien, blir LED-er installert. Installasjon av lysdioder skal begynne fra midten av brettet og gradvis flytte til periferien. Lysdiodene må tettes i serie, det vil si at den positive kontakten til den ene LED-en er koblet til den negative terminalen til den andre.
Diameteren på LEDen kan være en hvilken som helst innen 3 ... 10 mm. I dette tilfellet bør konklusjonene fra lysdiodene være minst 5 mm lange fra brettet. Ellers kan lysdiodene ganske enkelt overopphetes når du lodder. Loddingens varighet, som anbefalt i alle manualer, bør ikke overstige 3 sekunder.
Etter at styret er samlet og justert, må konklusjonene loddes til basen, og selve brettet settes inn i saken. I tillegg til det angitte tilfellet, er det mulig å bruke en mer miniatyr sak, men det vil være nødvendig å redusere størrelsen på kretskortet, men ikke glemme dimensjonene til kondensatorene Cl og C2.
Se også: LED-lampe reparasjonshistorikk
Det enkleste LED-lampedesignet
En slik krets er vist på figur 10.
Figur 10. Den enkleste LED-lampeutformingen.
Kretsen inneholder et minimum antall deler: bare 2 lysdioder og slukkemotstand. Diagrammet viser at lysdiodene slås på parallelt - parallelt. Med denne inkluderingen beskytter hver av dem den andre fra bakspenningen, som er liten for lysdiodene, og nettstrømmen tåler tydeligvis ikke den. I tillegg vil en slik dobbelt inkludering øke flimmerfrekvensen til LED-lampen til 100 Hz, noe som ikke vil bli merkbart for øyet og ikke vil bore synet. Det er nok å huske her hvordan, for å spare penger, vanlige glødelamper ble koblet gjennom en diode, for eksempel i innganger. De handlet veldig ubehagelig på synet.
Hvis to lysdioder ikke er tilgjengelige, kan en av dem byttes ut med en konvensjonell likeretterdiode, som vil beskytte den emitterende dioden mot revers spenning i nettverket. Retningen for inkludering av den skal være den samme som den manglende LED-en. Med denne inkluderingen vil flimmerfrekvensen til LED være 25 Hz, noe som vil være synlig for øyet, som allerede beskrevet like ovenfor.
For å begrense strømmen gjennom lysdiodene på nivået 20 mA, må motstanden R1 ha en motstand i området 10 ... 11 KOhm. Samtidig bør kraften være minst 5 watt. For å redusere oppvarmingen kan den bestå av flere, best av alle tre, 2 W motstander.
Lysdioder kan brukes på samme måte som nevnt i tidligere ordninger eller som kan kjøpes. Når du kjøper, bør du kjenne merkevaren til LED for å bestemme den nominelle likestrømmen. Basert på størrelsen på denne strømmen velges motstanden til motstanden R1.
Utformingen av lampen montert i henhold til denne ordningen skiller seg lite fra de to foregående: den kan også lages i huset fra en ubrukelig energisparende lysrør. Enkelheten i kretsen innebærer ikke engang tilstedeværelsen av et trykt kretskort: delene kan kobles til ved veggmontering, derfor, som de sier i slike tilfeller, er utformingen vilkårlig.
Se også på elektrohomepro.com
: