kategorier: Praktisk elektronik, Lyskilder, Alt om lysdioder, Hvordan fungerer det
Antal visninger: 440310
Kommentarer til artiklen: 52
Hvordan er LED-lamper?
Artiklen taler om design af LED-lamper. Flere skemaer med forskellig kompleksitet overvejes, og der gives anbefalinger til uafhængig fremstilling af LED-lyskilder forbundet til et 220 V-netværk.
Fordele ved energibesparende lamper
Fordelene ved energibesparende lamper er kendt. Først og fremmest er det faktisk lavt energiforbrug, og derudover stor pålidelighed. I øjeblikket er de mest udbredte lysstofrør. En sådan lampe strømforbrug 20 watt, giver den samme belysning som en glødelampe på hundrede watt. Det er let at beregne, at energibesparelser er fem gange.
For nylig mestres LED-lamper i produktionen. Indikatorerne for effektivitet og holdbarhed er meget højere end lysstofrørene. I dette tilfælde forbruges elektricitet ti gange mindre end glødelamper. Holdbarhed på LED-lamper kan nå 50 eller flere tusinde timer.
Ny generation af lyskilder er naturligvis dyrere end enkle glødelamper, men forbruger betydeligt mindre strøm og har øget holdbarhed. De to sidste indikatorer er designet til at kompensere for de høje omkostninger ved nye lamper.
Praktiske kredsløb med LED-lamper
Som et første eksempel kan vi overveje enheden til en LED-lampe udviklet af virksomheden "SEA Electronics" ved hjælp af specialiserede mikrokredsløb. Det elektriske kredsløb for en sådan lampe er vist i figur 1.
Figur 1. Skema af LED-lampen for virksomheden "SEA Electronics"
For ti år siden kunne lysdioder kun bruges som indikatorer: lysintensiteten var højst 1,5 ... 2 mikrochandeler. Super lyse LED'er er nu vist, hvor stråleeffekten når flere titusvis af lysekroner.
Ved brug af højeffekt-LED'er i forbindelse med halvlederomformere blev det muligt at skabe lyskilder, der kan modstå konkurrence med glødelamper. En lignende konverter er vist i figur 1. Kredsløbet er ganske enkelt og indeholder et lille antal dele. Dette opnås ved hjælp af specialiserede mikrokredsløb.
Den første IC1 BP5041-chip er en AC / DC-konverter. Dets strukturdiagram er vist i figur 2.
Figur 2. Blokdiagram over BP5041.
Mikrokredsløbet er lavet i SIP-typen, der er vist i figur 3.
Figur 3
En konverter, der er tilsluttet et 220V-lysnetværk, giver en 5V udgangsspænding ved en strøm på cirka 100 milliampere. Forbindelse til netværket sker via en ensretter foretaget på dioden D1 (i princippet er det muligt at bruge et brokredsløb for ensretteren) og en kondensator C3. Modstand R1 og kondensator C2 eliminerer impulsstøj. Se også - Sådan tilsluttes en LED-lampe til et 220 V-netværk.
Hele enheden er beskyttet af en F1-sikring, hvis rating ikke må overstige den, der er angivet på diagrammet. Kondensator C3 er designet til at udjævne ripplen af udgangsspændingen på konverteren. Det skal bemærkes, at udgangsspændingen ikke har galvanisk isolering fra netværket, hvilket er helt unødvendigt i dette kredsløb, men kræver særlig omhu og overholdelse af sikkerhedsregler under fremstilling og idriftsættelse.
Kondensatorer C3 og C2 skal være mindst 450 V. Driftsspænding.Kondensator C2 skal være film eller keramik. Modstand R1 kan have en modstand i området 10 ... 20 ohm, hvilket er nok til normal drift af konverteren.
Brugen af denne konverter eliminerer behovet for en nedtrappende transformer, hvilket reducerer enhedens samlede dimensioner væsentligt.
Et karakteristisk træk ved BP5041-chippen er tilstedeværelsen af en indbygget induktor som vist i figur 2, hvilket reducerer antallet af vedhæftede filer og den samlede størrelse af kredsløbskortet.
Som en diode D1 er enhver diode med en revers spænding på mindst 800 V og en ensrettet strøm på mindst 500 mA egnet. Den udbredte importdiode 1N4007 opfylder fuldstændigt sådanne betingelser. en varistor VAR1 af typen FNR-10K391 er installeret ved indgangen til ensretteren. Dets formål er at beskytte hele enheden mod impulsstøj og statisk elektricitet.
Den anden IC-chip, type HV9910, er en PWM-strømstabilisator til superlys LED. Ved hjælp af en ekstern MOSFET-transistor kan strømmen indstilles i området fra et par milliampe til 1A. Denne strøm indstilles af modstanden R3 i feedbackkredsløbet. Chippen er tilgængelig i SO-8 (LG) og SO-16 (NG). Dets udseende er vist i figur 4 og i figur 5 et blokdiagram.
Figur 4. Chip HV9910.
Figur 5. Blokdiagram over HV9910-chippen.
Ved hjælp af modstand R2 kan frekvensen af den interne oscillator varieres i området 20 ... 120 KHz. Med modstanden for modstanden R2 angivet i diagrammet vil den være ca. 50 KHz.
Induktoren L1 er designet til at lagre energi, mens transistoren VT1 er åben. Når transistoren lukkes, overføres energien, der er lagret i gashåndtaget, gennem Schottky-dioden D2 til højhastighedsdioderne til lysdioderne D3 ... D6.
Her er tiden til at minde om selvinduktion og Lenz-reglen. I henhold til denne regel har induktionsstrømmen altid en sådan retning, at dens magnetiske flux kompenserer for ændringer i den eksterne magnetiske flux, som (ændring) forårsagede denne strøm. Derfor har EMF's retning for selvinduktion en retning modsat retningen af EMF for strømkilden. Derfor tændes lysdioderne i den modsatte retning med hensyn til forsyningsspændingen (pin 1 på IC2, angivet på diagrammet som VIN). Således udsender lysdioderne lys på grund af EMF for selvinduktionsspolen L1.
I dette design anvendes 4 superbride LED'er af typen TWW9600, selvom det er meget muligt at bruge andre typer LED'er, der er produceret af andre virksomheder.
For at kontrollere lysstyrken på LED'erne i chippen er der en input PWM_D, PWM - modulation fra en ekstern generator. I dette skema bruges en sådan funktion ikke.
Hvis du selv fremstiller en sådan LED-lampe, skal du bruge et hus med en skruebundestørrelse E27 fra en ubrugelig energibesparende lampe med en effekt på mindst 20 watt. Udseendet af strukturen er vist i figur 6.
Figur 6. Hjemmelavet LED-lampe.
Selvom det beskrevne skema er ganske enkelt, er det ikke altid muligt at anbefale det til egenproduktion: Enten vil du ikke være i stand til at købe de dele, der er angivet på skemaet, eller utilstrækkelig kvalifikation af samleren. Nogle er måske bare bange: "Hvad hvis jeg ikke lykkes?". I sådanne situationer kan du tilbyde flere flere enklere indstillinger både inden for kredsløb og til erhvervelse af dele.
Enkel LED-hjemlampe
Et enklere diagram over LED-lampen er vist i figur 7.
Figur 7
Dette diagram viser, at en bro ensretter med kapacitiv ballast bruges til at drive LED'erne, hvilket begrænser udgangsstrømmen. Sådanne strømforsyninger er økonomiske og enkle, ikke bange for kortslutninger, deres udgangsstrøm er begrænset af kondensatorens kapacitet. Sådanne ensretter kaldes ofte strømstabilisatorer.
Rollen af kapacitiv ballast i kredsløbet udføres af kondensator C1. Med en kapacitans på 0,47 μF skal kondensatorens driftsspænding være mindst 630 V. Dens kapacitet er designet, så strømmen gennem lysdioderne er ca. 20 mA, hvilket er den optimale værdi for lysdioder.
Krusningen af den brokonfektionsspænding udjævnes af den elektrolytiske kondensator C2. For at begrænse ladestrømmen på tidspunktet for tænding bruges en modstand R1, der også fungerer som en sikring i nødsituationer.Modstande R2 og R3 er designet til at aflade kondensatorer C1 og C2 efter afbrydelse af enheden fra netværket.
For at reducere dimensionerne blev driftsspændingen for kondensatoren C2 kun valgt til at være 100 V. I tilfælde af nedbrydning (udbrænding) af mindst en af LED'erne lades kondensatoren C2 til en spænding på 310 V, hvilket uundgåeligt vil føre til dens eksplosion. For at beskytte mod denne situation er denne kondensator skiftet af zenerdioderne VD2, VD3. Deres stabiliseringsspænding kan bestemmes som følger.
Ved en nominel strøm gennem LED på 20 mA oprettes der et spændingsfald på den afhængigt af typen inden for 3,2 ... 3,8 V. (En lignende egenskab tillader i nogle tilfælde brugen af lysdioder som zenerdioder). Derfor er det let at beregne, at hvis der bruges 20 lysdioder i kredsløbet, vil spændingsfaldet over dem være 65 ... 75 V. Det er på dette niveau, at spændingen over kondensatoren C2 vil være begrænset.
Zener-dioder skal vælges, så den samlede stabiliseringsspænding er lidt højere end spændingsfaldet over lysdioderne. I dette tilfælde lukkes zenerdioderne under normal drift og påvirker ikke driften af kredsløbet. 1N4754A-zenerdioderne, der er angivet på kredsløbet, har en stabiliseringsspænding på 39 V og forbundet i serie - 78 V.
Hvis mindst en af lysdioderne går i stykker, åbnes zenerdioderne, og spændingen på kondensatoren C2 stabiliseres ved 78 V, hvilket er klart lavere end driftsspændingen for kondensatoren C2, så der vil ikke være nogen eksplosion.
Udformningen af en hjemmelavet LED-lampe er vist i figur 8. Som det ses af figuren er den samlet i et hus fra en ubrugelig energibesparende lampe med en E-27 base.
Figur 8
Det trykte kredsløbskort, som alle dele er placeret på, er lavet af foliefiberglas på en af de måder, der er tilgængelige derhjemme. For at installere LED'erne blev der boret huller med 0,8 mm diameter på pladen og 1,0 mm for de resterende dele. En kredsløbstegning er vist i figur 9.
Figur 9. Det trykte kredsløbskort og placeringen af delene på det.
Placeringen af dele på pladen er vist i figur 9c. Alle dele undtagen LED'er er installeret på siden af tavlen, hvor der ikke er trykte spor. En jumper er også installeret på samme side, også vist på figuren.
Efter installation af alle dele på foliens side installeres LED'er. Installation af lysdioder skal begynde fra midten af brættet og gradvist flytte til periferien. Lysdioderne skal forsegles i serie, det vil sige, at den ene LEDs positive terminal er tilsluttet den negative terminal på den anden.
Diameteren på LED'en kan være en hvilken som helst inden for 3 ... 10 mm. I dette tilfælde skal konklusionerne fra lysdioderne være mindst 5 mm lange fra brættet. Ellers kan lysdioderne simpelthen overophedes, når de loddes. Lodningens varighed, som anbefalet i alle manualer, bør ikke overstige 3 sekunder.
Når brættet er samlet og justeret, skal dets konklusioner loddes til basen, og selve brættet indsættes i sagen. Ud over det angivne tilfælde er det muligt at anvende en mere miniature sag, men det vil være nødvendigt at reducere størrelsen på det trykte kredsløbskort, men ikke glemme dimensionerne på kondensatorerne C1 og C2.
Se også: Historie om reparation af LED-lampe
Den enkleste LED-lampedesign
Et sådant kredsløb er vist i figur 10.
Figur 10. Den enkleste LED-lampedesign.
Kredsløbet indeholder et minimum antal dele: kun 2 lysdioder og slukke modstand. Diagrammet viser, at LED'erne er tændt parallelt - parallelt. Med denne inkludering beskytter hver af dem den anden mod omvendt spænding, hvilket er lille til lysdioderne, og lysnettet kan tydeligvis ikke tåle det. Derudover vil en sådan dobbeltoptagelse øge LED-lampens flimmerfrekvens til 100 Hz, hvilket ikke vil blive synlig for øjet og ikke vil bære synet. Det er nok at huske her, hvordan almindelige glødelamper tilsluttedes gennem en diode, f.eks. I indgange for at spare penge. De handlede meget ubehageligt på visionen.
Hvis to lysdioder ikke er tilgængelige, kan den ene udskiftes med en konventionel ensretterdiode, som vil beskytte den udsendende diode mod netværkets omvendte spænding. Retningen for dens optagelse skal være den samme som for den manglende LED. Med denne inkludering vil flimmerfrekvensen for LED være 25 Hz, hvilket vil være synlig for øjet, som allerede beskrevet lige ovenfor.
For at begrænse strømmen gennem lysdioderne på niveauet 20 mA, skal modstanden R1 have en modstand i området 10 ... 11 KOhm. Samtidig bør dens effekt være mindst 5 watt. For at reducere opvarmningen kan den bestå af flere, bedste af alle tre, 2 W modstande.
LED'er kan bruges på samme måde som nævnt i tidligere skemaer, eller som kan købes. Når du køber, skal du nøjagtigt kende LED-mærket for at bestemme dens nominelle likestrøm. Baseret på størrelsen af denne strøm vælges modstanden for modstanden R1.
Udformningen af lampen, der er samlet efter dette skema, adskiller sig lidt fra de to foregående: den kan også fremstilles i huset fra en ubrugelig energibesparende lysstofrør. Enkelhedens kredsløb indebærer ikke engang tilstedeværelsen af et trykt kredsløbskort: delene kan tilsluttes ved vægmontering, derfor, som de siger i sådanne tilfælde, er designet vilkårligt.
Se også på elektrohomepro.com
: