kategória: Praktická elektronika, Všetko o LED
Počet zobrazení: 277765
Komentáre k článku: 18
Ako pripojiť LED k svetelnej sieti
Po prečítaní tohto nadpisu by sa niekto mohol opýtať „Prečo?“ Áno, ak sa len držíte svetlo-emitujúca dióda Aj keď je zapojený podľa určitého vzoru, nemá praktickú hodnotu, neprinesie žiadne užitočné informácie. Ak však rovnakú LED pripojíte paralelne s vykurovacím telesom ovládaným regulátorom teploty, môžete vizuálne ovládať činnosť celého zariadenia. Niekedy vám táto indikácia umožňuje zbaviť sa mnohých malých problémov a problémov.
Na základe toho, čo už bolo povedané o zapnutí diód LED v predchádzajúcich článkoch, úloha sa zdá triviálna: stačí nastaviť obmedzovací odpor požadovanej hodnoty a problém sa vyrieši. Ale to všetko je dobré, ak napájate LED diódou usmerneným konštantným napätím: keď pripojili LED v smere dopredu, zostala.
Pri práci na striedavom napätí nie je všetko také jednoduché. Faktom je, že okrem jednosmerného napätia bude LED tiež ovplyvnená napätím s reverznou polaritou, pretože každý polovičný cyklus sínusoidy mení svoje znamenie opačným smerom. Toto spätné napätie nesvieti LED, ale môže sa stať veľmi rýchlo nepoužiteľnou. Preto je potrebné prijať opatrenia na ochranu pred týmto „škodlivým“ napätím.
V prípade sieťového napätia by mal byť výpočet zhášacieho odporu založený na napätí 310 V. Prečo? Tu je všetko veľmi jednoduché: 220 V je prúdové napätie, hodnota amplitúdy je 220 * 1,41 = 310 V. Amplitúdové napätie na koreň dvakrát (1,41) krát väčšie ako prúd, na čo by sa nemalo zabúdať. Tu je predné a spätné napätie privedené na LED. Od hodnoty 310 V sa má vypočítať odpor zhášacieho odporu a z tohto napätia, iba s obrátenou polaritou, je LED chránená.
Ako chrániť LED pred spätným napätím
Takmer všetky LED diódy, spätné napätie neprekračuje 20V, pretože na nich nikto neurobil vysokonapäťový usmerňovač. Ako sa zbaviť tohto nešťastia, ako chrániť LED pred týmto spätným napätím?
Ukazuje sa, že všetko je veľmi jednoduché. Prvým spôsobom je zapnúť bežný pomocou LED usmerňovacia dióda s vysokým spätným napätím (najmenej 400 V), napríklad 1N4007 - spätné napätie 1 000 V, jednosmerný prúd 1A. Je to on, kto nevynechá vysoké napätie so zápornou polaritou na LED. Schéma takejto ochrany je znázornená na obr. La.
Druhou, nemenej účinnou metódou je jednoducho skratovať LED diódou s ďalšou diódou, zapnutou proti paralelným signálom, obr. 1b. Pri tomto spôsobe nemusí ochranná dióda mať vysoké spätné napätie, postačuje akákoľvek nízkoenergetická dióda, napríklad KD521.
Navyše môžete jednoducho zapnúť opak - paralelne, dve LED diódy: otvorením jednej po druhej sa budú navzájom chrániť a dokonca aj obe budú vyžarovať svetlo, ako je znázornené na obrázku 1c. Toto už ukazuje tretí spôsob ochrany. Všetky tri schémy ochrany sú uvedené na obrázku 1.
Obrázok 1. Kontrolky LED na ochranu obvodov proti spätnému napätiu
Obmedzujúci odpor v týchto obvodoch má odpor 24 kΩ, ktorý pri prevádzkovom napätí 220 V poskytuje prúd rádovo 220/24 = 9,16 mA, môže byť zaokrúhlený na 9. Potom bude výkon kaliaceho odporu 9 * 9 * 24 = 1944 mW, takmer dva watty. To napriek skutočnosti, že prúd cez LED je obmedzený na 9 mA. Ale dlhodobé používanie odporu pri maximálnom výkone nepovedie k ničomu dobrému: najskôr zhasne a potom úplne vyhorí. Aby ste tomu predišli, odporúča sa nainštalovať do série dva odpory 12Kohm s výkonom 2 W každý.
Ak nastavíte aktuálnu úroveň na 20 mA, potom výkonový rezistor bude ešte viac - 20 * 20 * 12 = 4800 mW, takmer 5 W! Nikto si samozrejme nemôže dovoliť sporák s takouto energiou na vykurovanie miestností. Je to založené na jednej LED, ale čo ak existuje celok LED girlanda?
Kondenzátor - bezporuchový odpor
Obvod znázornený na obrázku la, ochranná dióda D1 „prerušuje“ záporný polovičný cyklus striedavého napätia, a preto je sila tlmiaceho odporu polovičná. Táto sila je však stále veľmi významná. Preto často ako obmedzujúci odpor kondenzátor predradníka: obmedzí prúd nie horšie ako odpor, ale nevydá teplo. Koniec koncov, nie je za nič, že sa kondenzátor často nazýva voľný odpor. Tento spôsob prepínania je znázornený na obrázku 2.
Obrázok 2. Schéma zapnutia LED pomocou kondenzátora so štrkom
Zdá sa, že je tu všetko v poriadku, aj keď existuje ochranná dióda VD1. Nie sú však k dispozícii dva podrobnosti. Po prvé, kondenzátor C1 môže po vypnutí obvodu zostať v nabitom stave a nabíjať ho, až kým ho niekto nevybije vlastnou rukou. A verte mi, že sa to jedného dňa stane. Elektrický šok nie je samozrejme smrteľný, ale skôr citlivý, nečakaný a nepríjemný.
Preto, aby sa predišlo takýmto nepríjemnostiam, sú tieto zhášacie kondenzátory posunuté odporom s odporom 200 ... 1000K. Rovnaká ochrana je nainštalovaná v beztransformátorových napájacích zdrojoch s zhášacím kondenzátorom, v optočlenoch a niektorých ďalších obvodoch. Na obrázku 3 je tento rezistor označený ako R1.
Obrázok 3. Schéma zapojenia LED do svetelnej siete
Okrem rezistora R1 sa na obvode objaví aj rezistor R2. Jeho účelom je obmedziť prívod prúdu cez kondenzátor pri použití napätia, čo pomáha chrániť nielen diódy, ale aj samotný kondenzátor. Z praxe je známe, že v prípade absencie takého rezistora sa kondenzátor niekedy rozbije, jeho kapacita je oveľa menšia ako menovitá hodnota. Je potrebné poznamenať, že kondenzátor musí byť keramický pre prevádzkové napätie najmenej 400 V alebo špeciálne na prevádzku v striedavých obvodoch s napätím 250 V.
Ďalšia dôležitá úloha je priradená rezistoru R2: v prípade poruchy kondenzátora funguje ako poistka. Samozrejme bude potrebné vymeniť aj LED, ale aspoň spojovacie vodiče zostanú nedotknuté. V skutočnosti takto funguje poistka spínaný napájací zdroj- tranzistory vyhoreli a doska plošných spojov zostala takmer nedotknutá.
V diagrame znázornenom na obrázku 3 je zobrazená iba jedna dióda LED, aj keď v skutočnosti je možné niekoľko z nich zapnúť postupne. Ochranná dióda sa úplne vyrovná so svojou úlohou len sama, ale kapacitný odpor balastového kondenzátora sa bude musieť vypočítať aspoň približne.
Ako vypočítať kapacitu kaliaceho kondenzátora
Na výpočet odporu zhášacieho odporu je potrebné odpočítať pokles napätia na LED od napájacieho napätia. Ak je niekoľko LED diód zapojených do série, jednoducho sčítajte ich napätie a tiež odčítajte napájacie napätie. Známe toto zvyškové napätie a požadovaný prúd, podľa Ohmovho zákona, je veľmi jednoduché vypočítať odpor odporu: R = (U-Uд) / I * 0,75.
Tu U je napájacie napätie, Ud je pokles napätia na LED (ak sú LED zapojené do série, potom Ud je súčet poklesov napätia na všetkých LED), I je prúd cez LED, R je odpor zhášacieho odporu. Tu je, ako vždy, napätie vo voltoch, prúd v ampéroch, výsledok v ohmoch, 0,75 je koeficient pre zvýšenie spoľahlivosti. Tento vzorec už bol uvedený v článku. „O používaní diód LED“.
Rozsah priameho úbytku napätia pre LED rôznych farieb je rôzny. Pri prúde 20 mA sú červené LED 1,6 ... 2,03 V, žlté 2,1 ... 2,2 V, zelené 2,2 ... 3,5 V, modré 2,5 ... 3,7 V. Biele LED diódy majú najvyšší úbytok napätia so širokým emisným spektrom 3,0 ... 3,7 V.Je ľahké vidieť, že rozptyl tohto parametra je dostatočne široký.
Tu sú úbytky napätia iba niekoľkých typov LED, iba podľa farby. V skutočnosti existuje oveľa viac z týchto farieb a presnú hodnotu nájdete iba v technickej dokumentácii pre konkrétnu LED. Ale často sa to nevyžaduje: na dosiahnutie výsledku prijateľného pre prax stačí nahradiť nejakú priemernú hodnotu (zvyčajne 2 V) vo vzorci, samozrejme, ak nejde o girlandu stoviek LED.
Na výpočet kapacity zhášacieho kondenzátora sa použije empirický vzorec C = (4,45 * I) / (U-Uд)
kde C je kapacita kondenzátora v mikrofaradách, I je prúd v miliampéroch, U je napätie amplitúdovej siete vo voltoch. Pri použití reťaze troch sériovo zapojených bielych LED diód je Ud približne 12 V, U je napätie siete 310 V, aby sa obmedzil prúd na 20 mA, kondenzátor s kapacitou
C = (4,45 * I) / (U-Uд) = C = (4,45 x 20) / (310-12) = 0,29865 uF, takmer 0,3 μF.
Najbližšia hodnota štandardného kondenzátora je 0,15 μF, preto na použitie v tomto obvode bude potrebné použiť dva paralelne zapojené kondenzátory. Tu je potrebné poznamenať: vzorec platí iba pre frekvenciu striedavého napätia 50 Hz. Pri ostatných frekvenciách budú výsledky nesprávne.
Najskôr musíte skontrolovať kondenzátor
Pred použitím kondenzátora sa musí skontrolovať. Pre začiatočníkov stačí zapojiť 220 V, je to lepšie poistkou 3 ... 5A a po 15 minútach skontrolujte dotyk, ale je tu zreteľné zahriatie? Ak je kondenzátor studený, môžete ho použiť. V opačnom prípade nezabudnite vziať ďalšiu a tiež predbežnú kontrolu. Koniec koncov, to isté, 220 V už nie je 12, tu je všetko trochu iné!
Ak bol tento test úspešný, kondenzátor sa nezohrial, potom môžete skontrolovať, či sa vo výpočtoch vyskytla chyba, či je kondenzátor rovnaký. Aby ste to dosiahli, zapnite kondenzátor ako v predchádzajúcom prípade v sieti, iba cez ampérmeter. Ampérmeter by samozrejme mal byť striedavý prúd.
Pripomína to, že nie všetky moderné digitálne multimetre dokážu merať striedavý prúd: jednoduché, lacné zariadenia, napríklad veľmi obľúbené u rádioamatérov. Séria DT838sú schopné merať iba jednosmerný prúd, ktorý takýto ampérmeter zobrazí pri meraní striedavého prúdu, ktorý nikto nevie. S najväčšou pravdepodobnosťou to bude cena palivového dreva alebo teplota na mesiaci, ale nie striedavý prúd cez kondenzátor.
Ak bude meraný prúd približne rovnaký, ako sa ukázalo vo výpočte podľa vzorca, potom môžete bezpečne pripojiť LED. Ak sa namiesto očakávaných 20 ... 30 mA ukázalo, že je ... 2A, potom je tu nesprávne prečítaná chyba vo výpočtoch alebo označenie kondenzátora.
Osvetlené spínače
Tu sa môžete zamerať na iný spôsob zapnutia LED v použitej svetelnej sieti v podsvietených spínačoch, Ak sa takýto spínač rozloží, zistíte, že v ňom nie sú žiadne ochranné diódy. Takže všetko, čo je napísané o niečo vyššie, je nezmysel? Vôbec nie, stačí sa dôkladne pozrieť na rozobraný spínač, presnejšie na hodnotu odporu. Jeho nominálna hodnota spravidla nie je menšia ako 200 000, možno dokonca o niečo viac. Súčasne je zrejmé, že prúd cez LED bude obmedzený na asi 1 mA. Schéma podsvieteného obvodu je znázornená na obrázku 4.
Obrázok 4. Schéma pripojenia LED v podsvietenom vypínači
Tu je jedným odporom zabitých niekoľko odporcov. Prúd cez LED bude samozrejme malý, bude slabo svietiť, ale celkom jasne bude vidieť túto žiaru za temnej noci v miestnosti. Ale popoludní táto žiara nie je vôbec potrebná! Nechajte sa teda nenápadne žiariť.
V tomto prípade bude spätný prúd slabý, tak slabý, že LED v žiadnom prípade nemôže horieť. Preto úspory na jednej ochrannej dióde, ktorá bola opísaná vyššie. S vydaním miliónov, možno dokonca miliárd, ističov ročne, sú úspory značné.
Zdá sa, že po prečítaní článkov o diódach LED sú všetky otázky týkajúce sa ich použitia jasné a zrozumiteľné. Pri zahrnutí diód LED do rôznych obvodov však stále existuje veľa jemností a nuancií. Napríklad paralelné a sériové pripojenie alebo iným spôsobom dobré a zlé obvody.
Niekedy chcete zbierať girlandu s niekoľkými desiatkami LED diód, ale ako ju vypočítať? Koľko LED je možné zapojiť do série, ak je k dispozícii napájacia jednotka s napätím 12 alebo 24 V? Tieto a ďalšie otázky sa budú zaoberať v nasledujúcom článku, ktorý budeme nazývať „Dobré a zlé spínacie obvody LED“.
Boris Aladyshkin
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: