kategorier: Praktisk elektronikk, Alt om lysdioder
Antall visninger: 277765
Kommentarer til artikkelen: 18
Slik kobler du LEDen til lysnettet
Etter å ha lest denne overskriften, kan noen spørre: "Hvorfor?" Ja, hvis du bare holder deg lysemitterende diode selv om den er koblet til i henhold til et visst mønster, har den ikke praktisk verdi, vil det ikke gi nyttig informasjon. Men hvis du kobler den samme lysdioden parallelt med et varmeelement styrt av en temperaturregulator, kan du visuelt kontrollere driften av hele enheten. Noen ganger lar denne indikasjonen deg bli kvitt mange små problemer og problemer.
I lys av det som allerede er sagt om å slå på lysdiodene i tidligere artikler, virker oppgaven triviell: bare sett den begrensende motstanden til ønsket verdi, og problemet er løst. Men alt dette er bra, hvis du mater lysdioden med en utbedret konstant spenning: mens de koblet lysdioden i retning fremover, forble den.
Når du jobber med vekslende spenning, er alt ikke så enkelt. Fakta er at i tillegg til direkte spenning, vil LED også påvirkes av spenningen med omvendt polaritet, fordi hver halvsyklus av sinusformen endrer tegnet til det motsatte. Denne bakspenningen vil ikke lyse opp LED, men den kan bli ubrukelig veldig raskt. Derfor er det nødvendig å iverksette tiltak for å beskytte mot denne "skadelige" spenningen.
Når det gjelder nettspenning, bør beregningen av slukkemotstanden være basert på en spenning på 310V. Hvorfor? Alt er veldig enkelt her: 220V er strømspenning, amplitudeverdien er 220 * 1,41 = 310V. Amplitudespenningen til roten av to (1,41) ganger større enn strømmen, og dette skal ikke glemmes. Her er spenningen forover og bakover på LED. Det er fra verdien på 310V at motstanden til slukemotstanden skal beregnes, og det er fra denne spenningen, bare med omvendt polaritet, at LED-en er beskyttet.
Hvordan beskytte lysdioden mot revers spenning
For nesten alle lysdioder overstiger ikke bakspenningen 20V, fordi ingen hadde tenkt å lage en høyspenningslikretter på dem. Hvordan bli kvitt slik ulykke, hvordan beskytte lysdioden mot denne bakspenningen?
Det viser seg at alt er veldig enkelt. Den første måten er å slå på den vanlige med LED likeretterdiode med høy revers spenning (ikke lavere enn 400V), for eksempel 1N4007 - bakspenning 1000V, fremstrøm 1A. Det er han som ikke vil gå glipp av høyspenningen med negativ polaritet til LED. Skjemaet for slik beskyttelse er vist på fig.
Den andre metoden, ikke mindre effektiv, er ganske enkelt å skvise LED med en annen diode, slått på motparallell, fig. 1b. Med denne metoden trenger ikke beskyttelsesdioden en gang å være med høy revers spenning, noen laveffektdiode, for eksempel KD521, er tilstrekkelig.
Dessuten kan du ganske enkelt slå på det motsatte - parallelt, to lysdioder: Åpne en etter en, de vil selv beskytte hverandre, og til og med begge vil avgi lys, som vist i figur 1c. Dette viser seg allerede den tredje beskyttelsesmetoden. Alle de tre beskyttelsesordningene er vist på figur 1.
Figur 1. Lysdioder for kretsbeskyttelse mot revers spenning
Begrensningsmotstanden i disse kretsene har en motstand på 24KΩ, som gir en strøm på omtrent 220/24 = 9,16 mA med en aktiv spenning på 220V, som kan avrundes til 9. Da vil kraften til den slukkende motstanden være 9 * 9 * 24 = 1944 mW, nesten to watt. Dette til tross for at strømmen gjennom LED er begrenset til 9mA. Men langvarig bruk av motstanden ved maksimal effekt vil ikke føre til noe bra: først blir den svart og deretter fullstendig utbrent. For å unngå dette, anbefales det å sette i to motstander på 12Kohm med en effekt på 2W hver.
Hvis du setter det gjeldende nivået til 20mA, da kraftmotstand blir enda mer - 20 * 20 * 12 = 4800mW, nesten 5W! Naturligvis har ingen råd til en komfyr med en slik kraft for oppvarming av rom. Dette er basert på en LED, men hva om det er en helhet LED krans?
Kondensator - Vattfri motstand
Kretsen vist på figur 1a, beskyttelsesdioden D1 "kutter" den negative halvperioden av vekslingsspenningen, og derfor halveres kraften til slukemotstanden. Men allikevel forblir kraften veldig betydelig. Derfor ofte som en begrensende motstand ballastkondensator: han vil begrense strømmen ikke verre enn en motstand, men han vil ikke gi fra seg varme. Det er jo ikke for ingenting at en kondensator ofte kalles en fri motstand. Denne koblingsmetoden er vist på figur 2.
Figur 2. Diagram for å slå på LED gjennom ballastkondensatoren
Alt ser ut til å være bra her, selv det er en beskyttende diode VD1. Men to detaljer er ikke gitt. For det første kan kondensatoren C1, etter å ha slått av kretsen, forbli i ladet tilstand og lagre ladingen til noen tømmer den med sin egen hånd. Og dette, tro meg, er sikker på at det en dag skal skje. Elektrisk støt er selvfølgelig ikke dødelig, men heller følsomt, uventet og ubehagelig.
Derfor, for å unngå en slik plage, blir disse slukkekondensatorene shuntet av en motstand med en motstand på 200 ... 1000K. Den samme beskyttelsen er installert i transformatorløse strømforsyninger med en slukkekondensator, i optokopplinger og noen andre kretser. I figur 3 er denne motstanden betegnet som R1.
Figur 3. Koblingsskjema for lysdioden til lysnettet
I tillegg til motstanden R1, vises også motstanden R2 på kretsen. Hensikten er å begrense innstrømningen av strøm gjennom kondensatoren når spenning tilføres, noe som hjelper til å beskytte ikke bare diodene, men selve kondensatoren. Det er kjent fra praksis at i mangel av en slik motstand, kondensatoren noen ganger går i stykker, blir kapasiteten mye mindre enn den nominelle. Unødvendig å si, kondensatoren må være keramisk for en driftsspenning på minst 400V eller spesiell for drift i vekselstrømskretser for en spenning på 250V.
En annen viktig rolle er tildelt motstanden R2: i tilfelle kondensatoren går i stykker, fungerer den som en sikring. Selvfølgelig vil LED-ene også må byttes ut, men i det minste vil forbindelseskablene forbli intakte. Faktisk er det slik en sikring fungerer i noen bytte strømforsyning, - transistorene brant ut, og kretskortet forble nesten uberørt.
I diagrammet vist på figur 3 er bare en LED vist, selv om flere av dem faktisk kan slås på sekvensielt. Beskyttelsesdioden vil fullstendig takle oppgaven sin alene, men kapasiteten til ballastkondensatoren må beregnes, i det minste omtrent, men likevel.
Hvordan beregne kapasiteten til en slukkekondensator
For å beregne motstanden til slukemotstanden er det nødvendig å trekke spenningsfallet på lysdioden fra forsyningsspenningen. Hvis flere lysdioder er koblet i serie, er det bare å legge opp spenningene og trekke fra forsyningsspenningen. Når man kjenner denne restspenningen og den nødvendige strømmen, er det ifølge Ohms lov veldig enkelt å beregne motstanden til en motstand: R = (U-Uд) / I * 0,75.
Her er U forsyningsspenningen, Ud er spenningsfallet over LEDene (hvis LEDene er koblet i serie, så er Ud summen av spenningsfallene over alle LEDene), jeg er strømmen gjennom lysdiodene, R er motstanden til slukemotstanden. Her er som alltid spenningen i Volt, strømmen i Amperes, resultatet i Ohms, 0,75 er en koeffisient for å øke påliteligheten. Denne formelen er allerede gitt i artikkelen. "På bruk av lysdioder".
Størrelsen på det direkte spenningsfallet for lysdioder i forskjellige farger er forskjellig. Ved en strøm på 20 mA er de røde lysdiodene 1,6 ... 2,03V, gule 2,1 ... 2,2V, grønne 2,2 ... 3,5V, blå 2,5 ... 3,7V. Hvite lysdioder har det høyeste spenningsfallet, og har et bredt utslippspektrum på 3,0 ... 3,7V.Det er lett å se at spredningen til denne parameteren er bred nok.
Her er spenningsfallene på bare noen få typer lysdioder, bare etter farge. Det er faktisk mye mer av disse fargene, og den eksakte verdien finner du bare i den tekniske dokumentasjonen for en spesifikk LED. Men ofte er dette ikke nødvendig: for å få et resultat som er akseptabelt for øvelse, er det nok å erstatte en gjennomsnittlig verdi (vanligvis 2V) i formelen, selvfølgelig, hvis dette ikke er en krans med hundrevis av lysdioder.
For å beregne kapasiteten til en slukkekondensator blir den empiriske formelen C = (4,45 * I) / (U-Uд) brukt
hvor C er kondensatoren til kondensatoren i mikrofarader, I er strømmen i milliamper, U er amplitudenettverkets spenning i volt. Når du bruker en kjede med tre seriekoblede hvite LED, er Ud omtrent 12V, U er amplituden til nettspenningen 310V, en kondensator med en kapasitet på 20 mA er nødvendig for å begrense strømmen
C = (4,45 * I) / (U-Uд) = C = (4,45 * 20) / (310-12) = 0,29865 μF, nesten 0,3 μF.
Den nærmeste standardkondensatorverdien er 0,15 μF, derfor, for bruk i denne kretsen, må to parallellkoblede kondensatorer brukes. Her er det nødvendig å komme med en kommentar: formelen er bare gyldig for en vekslende spenningsfrekvens på 50 Hz. For andre frekvenser vil resultatene være feil.
Kondensatoren må først kontrolleres
Før du bruker kondensator, må den kontrolleres. For det første er det bare å koble til 220V, det er bedre gjennom en sikring 3 ... 5A, og sjekk etter berøring etter 15 minutter, men er det merkbar oppvarming? Hvis kondensatoren er kald, kan du bruke den. Ellers må du huske å ta en ny, og også forhåndsjekk. Tross alt er det samme, 220V er ikke lenger 12, her er alt noe annerledes!
Hvis denne testen var vellykket, kondensatoren ikke varmet opp, kan du sjekke om det var en feil i beregningene, om kondensatoren har samme kapasitet. For å gjøre dette, må du slå på kondensatoren som i forrige tilfelle i nettverket, bare gjennom et ammeter. Ammeteret skal naturligvis være AC.
Dette er en påminnelse om at ikke alle moderne digitale multimetre kan måle vekselstrøm: enkle, billige enheter, for eksempel veldig populære blant radioamatører DT838-seriener i stand til å måle bare likestrøm, som et slikt ammeter vil vise når man måler vekselstrøm ingen vet. Mest sannsynlig vil det være prisen på ved eller temperaturen på månen, men ikke vekselstrømmen gjennom kondensatoren.
Hvis den målte strømmen er omtrent den samme som det viste seg i beregningen i henhold til formelen, kan du trygt koble til LED-ene. Hvis det i stedet for de forventede 20 ... 30 mA viste seg å være 2 ... 3A, er det her en feil i beregningene, eller kondensatormarkeringen leses feil.
Opplyste brytere
Her kan du fokusere på en annen måte å slå på LED-en i belysningsnettverket som brukes i bakgrunnsbelyste brytere. Hvis en slik bryter er demontert, kan du finne at det ikke er noen beskyttelsesdioder der. Så alt som er skrevet litt høyere er tull? Ikke i det hele tatt, du må bare se nøye på den demonterte bryteren, mer presist motstandsverdien. Som hovedregel er dens pålydende verdi ikke mindre enn 200 000, kanskje til og med litt mer. Samtidig er det åpenbart at strømmen gjennom LED-en vil være begrenset til omtrent 1 mA. Et bakbelyst kretsskjema er vist i figur 4.
Figur 4. LED-tilkoblingsskjema i en bakgrunnsbelyst bryter
Her drepes flere motstandere med en motstand. Selvfølgelig vil strømmen gjennom lysdioden være liten, den vil glød svakt, men ganske lyst å se denne gløden på en mørk natt i rommet. Men på ettermiddagen er ikke denne gløden nødvendig! Så la deg skinne umerkelig.
I dette tilfellet vil reversstrømmen være svak, så svak at LED på ingen måte kan brenne. Derav besparelsene på nøyaktig en beskyttelsesdiode, som ble beskrevet ovenfor. Med utgivelsen av millioner, eller kanskje til og med milliarder, strømbrytere per år, er besparelsen betydelig.
Det ser ut til at alle spørsmål om deres anvendelse er klare og forståelige etter å ha lest artiklene på lysdioder. Men det er fortsatt mange finesser og nyanser når du inkluderer lysdioder i forskjellige kretsløp. For eksempel parallell og seriell tilkobling eller på en annen måte gode og dårlige kretsløp.
Noen ganger vil du samle en krans med flere dusin lysdioder, men hvordan beregner du det? Hvor mange lysdioder kan kobles i serie hvis det er en strømforsyningsenhet med en spenning på 12 eller 24V? Disse og andre spørsmål vil bli diskutert i neste artikkel, som vi vil kalle “God og dårlig LED-koblingsordninger”.
Boris Aladyshkin
Se også på elektrohomepro.com
: