kategorier: Praktisk elektronik, Alt om lysdioder
Antal visninger: 277765
Kommentarer til artiklen: 18
Sådan forbindes LED'en til belysningsnetværket
Efter at have læst denne overskrift, kan nogen spørge: "Hvorfor?" Ja, hvis du bare holder dig lysdiode selvom det er tilsluttet i overensstemmelse med et bestemt mønster, har det ikke praktisk værdi, det medfører ingen nyttige oplysninger. Men hvis du tilslutter den samme LED parallelt med et varmeelement styret af en temperaturregulator, kan du visuelt kontrollere driften af hele enheden. Undertiden giver denne indikation dig mulighed for at slippe af med mange små problemer og problemer.
I lyset af det, der allerede er blevet sagt om at tænde for LED'erne i tidligere artikler, virker opgaven triviel: indstil blot den begrænsende modstand for den ønskede værdi, og problemet er løst. Men alt dette er godt, hvis du fodrer LED'en med en korrigeret konstant spænding: da de tilsluttede LED'en i fremadretningen, forblev den.
Når man arbejder på vekslende spænding, er alt ikke så enkelt. Faktum er, at ud over den direkte spænding også LED påvirkes af spændingen med omvendt polaritet, fordi hver halvcyklus af sinusformen ændrer sit tegn til det modsatte. Denne omvendt spænding lyser ikke LED'en, men den kan blive ubrugelig meget hurtigt. Derfor er det nødvendigt at træffe foranstaltninger for at beskytte mod denne "skadelige" spænding.
I tilfælde af netspænding skal udryddelsesmodstanden beregnes på baggrund af en spænding på 310V. Hvorfor? Alt er meget enkelt her: 220V er strømspænding, amplitudeværdien er 220 * 1,41 = 310V. Amplituden spænding til roden af to (1,41) gange større end strømmen, og dette bør ikke glemmes. Her er for- og bagspændingen påført LED. Det er fra værdien 310V, at den slukende modstands modstand skal beregnes, og det er fra denne spænding, kun med omvendt polaritet, at LED'en er beskyttet.
Sådan beskyttes LED'en mod omvendt spænding
For næsten alle lysdioder overstiger modsat spænding ikke 20V, fordi ingen ville lave en højspændings ensretter på dem. Hvordan slipper man af med sådan ulykke, hvordan man beskytter LED mod denne omvendt spænding?
Det viser sig, at alt er meget enkelt. Den første måde er at tænde for den almindelige med LED ensretterdiode med høj revers spænding (ikke lavere end 400V), for eksempel 1N4007 - revers spænding 1000V, fremadstrøm 1A. Det er han, der ikke vil gå glip af højspændingen med negativ polaritet til lysdioden. Skemaet for en sådan beskyttelse er vist i fig. Lla.
Den anden metode, ikke mindre effektiv, er simpelthen at skifte lysdiode med en anden diode, tændt mod parallel, fig. 1b. Med denne metode behøver beskyttelsesdioden ikke engang at være med en høj omvendt spænding, enhver lav-effektdiode, for eksempel KD521, er tilstrækkelig.
Desuden kan du ganske enkelt tænde for det modsatte - parallelt med to lysdioder: åbne en efter en, de vil selv beskytte hinanden, og endda begge vil udsende lys, som vist i figur 1c. Dette viser sig allerede den tredje metode til beskyttelse. Alle tre beskyttelsesordninger er vist i figur 1.
Figur 1. Lysdioder for kredsløbsbeskyttelse mod omvendt spænding
Den begrænsende modstand i disse kredsløb har en modstand på 24KΩ, som med en driftsspænding på 220V giver en strøm i størrelsesordenen 220/24 = 9,16 mA, kan afrundes til 9. Derefter vil kraften i den slukke modstand være 9 * 9 * 24 = 1944 mW, næsten to watt. Dette til trods for, at strømmen gennem LED er begrænset til 9mA. Men langvarig brug af modstanden ved maksimal effekt vil ikke føre til noget godt: først bliver det sort og derefter helt udbrændt. For at undgå dette anbefales det at sætte to modstande på 12Kohm i serie med en effekt på 2W hver.
Hvis du indstiller det aktuelle niveau til 20mA, så strømmodstand bliver endnu mere - 20 * 20 * 12 = 4800 mW, næsten 5W! Naturligvis har ingen råd til en komfur med sådan kraft til rumopvarmning. Dette er baseret på en LED, men hvad nu hvis der er en helhed LED krans?
Kondensator - Vattfri modstand
Kredsløbet vist i figur 1a, den beskyttende diode D1 "afbryder" den negative halvcyklus af vekslingsspændingen, hvorfor kraften i slukkemodstanden halveres. Men alligevel forbliver kraften meget betydelig. Derfor ofte som en begrænsende modstand ballastkondensator: han begrænser strømmen ikke værre end en modstand, men han afgiver ikke varme. Når alt kommer til alt er det ikke for ingenting, at en kondensator ofte kaldes en fri modstand. Denne skiftemetode er vist i figur 2.
Figur 2. Diagram til at tænde LED gennem ballastkondensatoren
Alt ser ud til at være fint her, selv der er en beskyttende diode VD1. Men to detaljer gives ikke. For det første kan kondensatoren C1, når kredsløbet er slukket, forblive i en opladet tilstand og opbevare ladningen, indtil nogen tømmer det med deres egen hånd. Og dette, tro mig, er sikker på, at det en dag sker. Det elektriske stød er naturligvis ikke dødeligt, men snarere følsomt, uventet og ubehageligt.
Derfor for at undgå en sådan gener genereres disse slukkekondensatorer af en modstand med en modstand på 200 ... 1000K. Den samme beskyttelse er installeret i transformerfri strømforsyning med en slukkende kondensator, i optokoblere og nogle andre kredsløb. I figur 3 betegnes denne modstand som R1.
Figur 3. Forbindelsesdiagram for LED til lysnetværket
Ud over modstanden R1 vises modstanden R2 også på kredsløbet. Dets formål er at begrænse strømindbrud gennem kondensatoren, når der tilføres spænding, hvilket hjælper med at beskytte ikke kun dioderne, men selve kondensatoren. Det er kendt fra praksis, at i mangel af en sådan modstand, kondensatoren undertiden går i stykker, bliver dens kapacitet meget mindre end den nominelle. Det er unødvendigt at sige, at kondensatoren skal være keramisk for en driftsspænding på mindst 400V eller speciel til drift i vekselstrømskredsløb for en spænding på 250V.
En anden vigtig rolle tildeles modstanden R2: i tilfælde af nedbrydning af kondensatoren fungerer den som en sikring. Selvfølgelig skal lysdioderne også udskiftes, men i det mindste vil forbindelsesledningerne forblive intakte. Det er sådan, hvordan en sikring fungerer i enhver skifte strømforsyning, - transistorerne brændte ud, og kredsløbskortet forblev næsten uberørt.
I diagrammet vist i figur 3 vises kun en LED, skønt flere af dem faktisk kan tændes i rækkefølge. Den beskyttende diode vil fuldstændigt klare sin opgave alene, men kapacitansen af ballastkondensatoren skal mindst beregnes.
Sådan beregnes kapaciteten af en slukkekondensator
For at beregne modstanden af slukkemodstanden er det nødvendigt at trække spændingsfaldet på LED'en fra forsyningsspændingen. Hvis flere lysdioder er forbundet i serie, skal du blot tilføje deres spændinger og trække også fra forsyningsspændingen. Når man kender denne restspænding og den krævede strøm ifølge Ohms lov, er det meget simpelt at beregne en modstands modstand: R = (U-Uд) / I * 0,75.
Her er U forsyningsspændingen, Ud er spændingsfaldet over lysdioderne (hvis lysdioderne er tilsluttet i serie, så er Ud summen af spændingsfaldene over alle lysdioder), jeg er strømmen gennem lysdioderne, R er modstanden af slukkemodstanden. Her er som altid spændingen i Volt, strømmen i Amperes, resultatet i Ohms, 0,75 er en koefficient for at øge pålideligheden. Denne formel er allerede givet i artiklen. "Om brug af lysdioder".
Størrelsen på det direkte spændingsfald for lysdioder i forskellige farver er forskellige. Ved en strøm på 20 mA er de røde lysdioder 1,6 ... 2,03V, gul 2,1 ... 2,2V, grøn 2,2 ... 3,5V, blå 2,5 ... 3,7V. Hvide LED'er har det højeste spændingsfald og har et bredt emissionspektrum på 3,0 ... 3,7V.Det er let at se, at spredningen af denne parameter er bred nok.
Her er spændingsfaldene på kun et par typer af LED'er bare efter farve. Der er faktisk meget mere af disse farver, og den nøjagtige værdi findes kun i den tekniske dokumentation for en bestemt LED. Men ofte er dette ikke påkrævet: for at få et resultat, der er acceptabelt til praksis, er det nok at erstatte en gennemsnitlig værdi (normalt 2V) i formlen, selvfølgelig, hvis dette ikke er en krans med hundreder af LED'er.
For at beregne kapaciteten af en slukkekondensator anvendes den empiriske formel C = (4,45 * I) / (U-Uд)
hvor C er kondensatoren for kondensatoren i mikrofarader, I er strømmen i milliamper, U er amplitudenetværksspændingen i volt. Når du bruger en kæde med tre seriekoblede hvide LED'er, er Ud ca. 12V, U er spændingen på lysnettet 310V for at begrænse strømmen til 20mA, en kondensator med en
C = (4,45 * I) / (U-Uд) = C = (4,45 * 20) / (310-12) = 0,29865 μF, næsten 0,3 μF.
Den nærmeste standardkondensatorværdi er 0,15 μF, derfor skal der bruges to parallelt tilsluttede kondensatorer til brug i dette kredsløb. Her er det nødvendigt at fremsætte en bemærkning: formlen er kun gyldig for en vekslende spændingsfrekvens på 50 Hz. For andre frekvenser vil resultaterne være forkerte.
Kondensatoren skal først kontrolleres
Før du bruger en kondensator, skal den kontrolleres. Tilslut bare 220V, det er bedre gennem en sikring 3 ... 5A, og efter 15 minutter skal du kontrollere for berøring, men er der mærkbar opvarmning? Hvis kondensatoren er kold, kan du bruge den. Ellers skal du sørge for at tage en anden, og også forkontrol. Når alt kommer til alt er det samme, 220V er ikke længere 12, her er alt noget anderledes!
Hvis denne test var vellykket, kondensatoren ikke varmet op, kan du kontrollere, om der var en fejl i beregningerne, om kondensatoren har samme kapacitet. For at gøre dette skal du tænde kondensatoren som i forrige tilfælde i netværket, kun gennem et ammeter. Ammeteret skal naturligvis være AC.
Dette er en påmindelse om, at ikke alle moderne digitale multimetre kan måle vekselstrøm: enkle, billige enheder, for eksempel meget populære hos radioamatører DT838-seriener i stand til kun at måle jævnstrøm, hvilket en sådan ammeter vil vise, når man måler vekselstrøm, som ingen kender. Mest sandsynligt vil det være prisen på brænde eller temperaturen på månen, men ikke vekselstrømmen gennem kondensatoren.
Hvis den målte strøm er omtrent den samme, som den viste sig i beregningen i henhold til formlen, kan du sikkert tilslutte lysdioderne. Hvis det i stedet for de forventede 20 ... 30 mA viste sig at være 2 ... 3A, er her enten en fejl i beregningerne, eller kondensatormærkningen læses forkert.
Oplyste kontakter
Her kan du fokusere på en anden måde at tænde LED på i det anvendte belysningsnetværk i baggrundsbelyste kontakter. Hvis en sådan switch adskilles, kan du opdage, at der ikke er nogen beskyttelsesdioder der. Så alt, hvad der er skrevet lidt højere, er vrøvl? Overhovedet ikke, du skal bare nøje se på den adskilte switch, mere præcist modstandsværdien. Som regel er dens pålydende værdi ikke mindre end 200 K, måske endda lidt mere. Samtidig er det åbenlyst, at strømmen gennem LED'en vil være begrænset til ca. 1 mA. Et baggrundsbelyst kredsløbsdiagram er vist i figur 4.
Figur 4. LED-tilslutningsdiagram i en baggrundsbelyst afbryder
Her dræbes flere modstande med en modstand. Selvfølgelig vil strømmen gennem LED'en være lille, den vil glød svagt, men ganske lyst, for at se denne glød på en mørk nat i rummet. Men om eftermiddagen er denne glød overhovedet ikke nødvendigt! Så lad dig skinne umærkeligt.
I dette tilfælde vil den omvendte strøm være svag, så svag, at LED'en på ingen måde kan brænde. Derfor er besparelserne på nøjagtigt en beskyttelsesdiode, som blev beskrevet ovenfor. Med frigivelsen af millioner eller måske endda milliarder af strømafbrydere pr. År er besparelserne betydelige.
Det ser ud til, at efter at have læst artiklerne på LED'er, er alle spørgsmål om deres anvendelse klare og forståelige. Men der er stadig mange finesser og nuancer, når man inkluderer lysdioder i forskellige kredsløb. For eksempel parallel og seriel forbindelse eller på en anden måde gode og dårlige kredsløb.
Nogle gange vil du samle en krans med flere dusin lysdioder, men hvordan beregner du det? Hvor mange lysdioder kan tilsluttes i serie, hvis der er en strømforsyningsenhed med en spænding på 12 eller 24V? Disse og andre spørgsmål vil blive overvejet i den næste artikel, som vi vil kalde “Gode og dårlige LED-switching kredsløb”.
Boris Aladyshkin
Se også på elektrohomepro.com
: