Днес светодиодите се произвеждат в различни мощности. За тях е подходящо голямо разнообразие от захранвания. Трябва също да се има предвид, че връзката на модела зависи от вида на драйвера на устройството (ако има такъв). В днешно време можете да намерите добри и лоши схеми за превключване на светодиоди. За да разберете по-подробно този въпрос, трябва да разгледате модели с различен капацитет.
Свързване към 5 V мрежа
В 5 V мрежа светодиодите (диаграмата е показана по-долу) най-често се свързват в последователен ред. В този случай много зависи от номиналното съпротивление в мрежата. Ако този параметър надвишава 10 ома, тогава е по-препоръчително да използвате импулсни захранвания.
В същото време кондензаторът за преминаване ще помогне за справяне с електромагнитните смущения във веригата. В този случай е по-добре да свържете светодиоди с линейни резистори. На свой ред отворените аналози могат да издържат на максимално съпротивление от 13 ома. За да се увеличи проводимостта на светодиода, се използват системни модулатори.
Ако разгледаме модели с контактни драйвери, тогава контролерите трябва да бъдат избрани отделно за тях. Най-често те се използват със специален усилвател. В този случай праговото напрежение ще бъде 6 V. За да се реши проблемът с отрицателната полярност в мрежата, много експерти препоръчват използването на операционни усилватели.
Свързване към 12 V мрежа
Свързването на светодиоди към 12 волта може да се извърши последователно или паралелно. Ако разгледаме първия вариант, тогава е по-препоръчително да изберете захранващи устройства с импулсен тип. Трябва също да знаете, че можете да свържете светодиоди към 12 волта без усилватели. Ако обаче са инсталирани повече от три броя, те трябва да бъдат осигурени. Моделите с резонансни драйвери трябва да се свързват само към усилватели с нисък импеданс.
Ако разгледаме паралелното свързване на светодиоди, тогава в този случай е важно да изберете два отворени резистора за веригата. В този случай първият от тях трябва да бъде инсталиран пред усилвателя. Неговият токов капацитет трябва да бъде най-малко 3 A. В същото време параметърът на праговото напрежение в устройството не трябва да се допуска под нивото от 4 A. По правило отрицателното съпротивление на моделите от този тип е малко. В същото време поддържането на линейност се постига чрез използването на висококачествени драйвери.
Светодиоди в мрежа 220 V
Какви функции има свързващите светодиоди в този случай? 220V обикновено осигурява последователен ред. Захранванията в този случай се използват главно от понижаващ тип. За да се предотврати увеличаване на честотата, свързването на светодиоди към 220V мрежа трябва да се извършва с операционни усилватели.
Трябва също така да се има предвид, че тяхната чувствителност зависи от видовете филтри. За да се сведат до минимум магнитните смущения, експертите съветват да се инсталират филтри с нисък импеданс. В този случай много зависи от LED драйвера. Ако разгледаме аналоговия тип, тогава той ще изисква ротационен регулатор. За справяне с нелинейните изкривявания в тази ситуация се използват нискочестотни адаптери. Те обикновено се инсталират в близост до усилватели.
Схема за свързване на устройства към компютър
Светодиодите могат да бъдат свързани към компютър по различни начини. По правило кондензаторите за тази цел се използват само от фазов тип. В този случай могат да се използват отворени резистори, но те трябва да издържат на прагово напрежение от най-малко 5 V. Освен това трябва да обърнете внимание на честотата на светодиода.
Ако разгледаме стандартните модели, те са свързани към захранвания чрез усилватели. В този случай резисторите трябва да бъдат разположени в края на веригата. Ако вземем предвид светодиодите с висока мощност, тогава те ще изискват интегриран усилвател. В този случай са добре дошли драйвери с високо покритие. Проводимостта на устройството зависи единствено от мощността на захранването. В този случай директното свързване на светодиода става чрез защита от пренапрежение.
Свързване към нискочестотно захранване
Светодиодите (диаграмата е показана по-долу) могат да бъдат свързани само към нискочестотно захранване в мрежа с постоянен ток. В този случай се използват резистори от отворен тип. В този случай минималната мощност на светодиода трябва да бъде 5 V. Усилвател за него може да бъде избран като оперативен тип. Ако разгледаме модели с драйвери, те често са запоени заедно с захранващи кондензатори.
В този случай параметърът на проводимостта е тясно свързан с техния капацитет. За да повишите чувствителността на устройството, много експерти съветват използването на широколентови преобразуватели. В този случай адаптерите за борба с смущенията не са подходящи. Въпреки това има смисъл да инсталирате различни филтри. Освен това трябва да се отбележи, че регулаторите във веригата могат да се използват както от ротационен, така и от бутонен тип.
Свързване на светодиоди към високочестотно захранване
Светодиодите се свързват към високочестотни захранвания само чрез допълнителен адаптер. В този случай типът на водача играе важна роля. Ако разгледаме еднополюсните модели, те се отличават с висок параметър на проводимост. В този случай отрицателното съпротивление във веригата трябва да се поддържа на 10 ома. Ако е свързан само един светодиод, тогава не е необходим операционен усилвател.
В противен случай е по-добре да го инсталирате, за да разрешите проблеми с нелинейното изкривяване. Освен това трябва да се има предвид, че електродните драйвери не са подходящи за свързване към високочестотни захранвания. Това се дължи преди всичко на високата чувствителност на такива устройства. В тази ситуация светодиодите ще изгорят доста бързо. В този случай регулаторите на мощността няма да помогнат.
Серийна връзка
Светодиодите са свързани последователно с помощта на ценерови диоди. Намирането им в магазините днес е доста лесно. Те обикновено се монтират върху специална магнитна решетка. За да ги фиксирате върху дъската, ще трябва да използвате горелка. Също така трябва да се има предвид, че захранването трябва да има мощен усилвател. В този случай много експерти препоръчват инсталирането на резистори от типа пектрон.
В същото време те трябва да издържат на номинално ниво на съпротивление от най-малко 4 ома. От своя страна, параметърът на натоварване е добре дошъл при около 20 A. Проблемът с магнитните смущения може да бъде решен чрез инсталиране на изходен филтър. За да се увеличи чувствителността на устройството, се използват както променливи, така и статични кондензатори. Те се различават доста по размер. В тази връзка към този въпрос трябва да се подхожда индивидуално всеки път.
Схеми с капацитивни кондензатори
Свързването на мощни светодиоди с капацитивни кондензатори на пръв поглед е доста просто. В тази ситуация обаче е необходимо първо да се вземе предвид мощността на резисторите. Също така е важно да запомните, че параметрите на LED драйверите могат да варират доста. В тази връзка е необходимо много внимателно да изберете кондензатори за устройството. На първо място се оценява директно захранването, към което е свързан усилвателят. Ако разгледаме модификации с прагово напрежение от 20 V, тогава в този случай може да се използва един кондензатор.
Иначе два от тях са монтирани за решаване на проблеми с нелинейното изкривяване. От своя страна, чувствителността на устройството винаги може да се регулира с помощта на контролера. Самите драйвери най-често се използват от импулсен тип. От своя страна могат да се инсталират различни модулатори. В този случай не трябва да възникват проблеми с полярността. В резултат на това при захранване от 20 V праговият ток трябва да се поддържа на 3 A. В този случай честотата може да варира в зависимост от скоковете на напрежението в мрежата.
Използване на снаббер кондензатори
Свързването на светодиоди с амортизиращи кондензатори изисква използването на захранващи устройства от 15 V. В този случай резисторите се използват само от отворен тип. В резултат на това параметърът на отрицателното съпротивление във веригата не надвишава 30 ома. Трябва също така да се има предвид, че светодиодите могат да се използват само при ниска мощност. Кондензаторите се монтират директно в близост до захранващите устройства. В този случай не са необходими усилватели за нормална работа на устройството.
Поради високата чувствителност на моделите, тяхното прагово напрежение е най-малко 15 V. Освен това максималното натоварване зависи от мощността на светодиодите. Драйверите за модели обикновено се избират от ширинен тип. Решаването на проблема с отрицателната полярност в такава ситуация може да бъде доста просто. Филтрите за тази цел трябва да бъдат инсталирани зад усилвателите. Също така в този случай интегралните тетроди ще помогнат за решаването на проблема.
Приложение на абсорбционни филтри
Филтрите от този тип са най-подходящи за светодиоди 20 V. Те обаче не могат да работят с импулсни захранвания. Освен това трябва да се има предвид, че те не решават проблеми с нелинейни изкривявания. На свой ред филтрите могат да стабилизират честотата доста бързо. Поради това проблемите с чувствителността при такива модели са много редки.
Светодиоди с вълнови приемници
Светодиодите от този тип обикновено се свързват директно към захранващи устройства. В този случай не са необходими усилватели в мрежата. В този случай обаче е важно да запомните вида на резистора. Ако се използва отворен, ще трябва да се монтират филтри. Освен това трябва да се има предвид, че тези приемници са идеални за серийно свързване на светодиоди. В този случай паралелното свързване може да предизвика нелинейни изкривявания. Чувствителността на устройството ще зависи от параметъра на входното напрежение.
Светодиоди с магнитни драйвери
Светодиодите с магнитни драйвери обикновено се свързват последователно. На първия етап е много важно да се оцени тяхната сила. Освен това трябва да се вземе предвид параметърът на отрицателното съпротивление във веригата. Ако разгледаме моделите с ниска мощност, те са свързани към захранващи устройства чрез усилвател. В противен случай е по-добре да използвате предпазители от пренапрежение.
В този случай модификациите на абсорбцията могат да доведат до магнитни смущения. Как да решим проблеми с повишена честота в този случай? Експертите препоръчват използването на едноканални резистори. В този случай можете да изберете голямо разнообразие от модулатори за веригата.
При проектирането на радиооборудване често възниква въпросът за индикацията на мощността. Епохата на лампите с нажежаема жичка за индикация отдавна е отминала, модерният и надежден елемент за радиоиндикация в момента е светодиодът. Тази статия ще предложи схема за свързване на светодиод към 220 волта, т.е. ще бъде разгледана възможността за захранване на светодиода от домакинска променливотокова мрежа - контакт, който се намира във всеки удобен апартамент.
Ако трябва да захранвате няколко светодиода едновременно, ще споменем и това в нашата статия. Всъщност такива вериги се използват за LED гирлянди или лампи, това е малко по-различно. Всъщност тук е необходимо да се внедри така нареченият драйвер за светодиоди. Така че, нека не обединяваме всичко. Нека се опитаме да го разберем по ред.
Принципът на намаляване на захранващото напрежение за светодиод
Могат да бъдат избрани два захранващи пътя за захранване на товари с ниско напрежение. Първата е, така да се каже, класическата версия, когато мощността се намалява от резистор. Вторият вариант, който често се използва за зарядни устройства, е охлаждащ кондензатор. В този случай напрежението и токът протичат като импулси и тези импулси трябва да бъдат точно избрани, така че светодиодът и товарът да не изгорят. Това изисква по-подробно изчисление, отколкото при резистор. Третият вариант е комбинирано захранване, когато се използват и двата метода за намаляване на напрежението. Е, сега за всички тези опции в ред.
Схема на свързване на LED към 220 волта (гасителен кондензатор)
Схемата за свързване на светодиод към 220 волта не изглежда сложна, принципът на нейната работа е прост. Алгоритъмът е следният. При подаване на напрежение кондензаторът C1 започва да се зарежда, докато всъщност от едната страна се зарежда директно, а от другата чрез ценеров диод. Ценеровият диод трябва да съответства на напрежението на светодиода. Така кондензаторът в крайна сметка е напълно зареден. Следва втората полувълна, когато кондензаторът започва да се разрежда. В този случай напрежението минава и през ценеровия диод, който сега работи в нормален режим и през светодиода. В резултат на това към светодиода в този момент се подава напрежение, равно на стабилизиращото напрежение на ценерови диод. Тук е важно да изберете ценеров диод със същия рейтинг като светодиода.
Всичко тук изглежда просто и теоретично реализирано нормално. Точните изчисления обаче не са толкова прости. В края на краищата, всъщност е необходимо да се изчисли капацитетът на кондензатора, който в този случай ще действа като амортизиращ. Това се прави по формулата.
Нека изчислим: 3200*0,02/√(220*220-3*3)=0,29 mF. Ето какъв трябва да бъде кондензаторът, ако напрежението на светодиода е 3 волта и токът е 0,02 A. Можете да замените вашите стойности и да изчислите вашата опция.
Радио компоненти за свързване на светодиод към 220 волта
Мощността на резистора може да бъде минимална, 0,25 W е доста подходяща (оценката на диаграмата е в ома).
По-добре е да изберете кондензатор (капацитет, посочен в микрофаради) с резерв, т.е. с работно напрежение от 300 волта.
Светодиодът може да бъде всичко, например с напрежение на светене от 2 волта AL307 BM или AL 307B и до 5,5 волта - това е KL101A или KL101B.
Ценер диодът, както вече споменахме, трябва да съответства на захранващото напрежение на светодиода, така че за 2 волта е KS130D1 или KS133A (стабилизиращо напрежение съответно 3 и 3,3 волта), а за 5,5 волта KS156A или KS156G
Този метод има своите недостатъци, тъй като при лек скок на напрежението или отклонение в работата на кондензатора можем да получим напрежение много по-високо от 3 волта. Светодиодът ще изгори моментално. Предимството е, че схемата е икономична, тъй като е импулсна. Нека просто кажем, не висока надеждност, но икономична. Сега за комбинирания вариант.
Диаграма за свързване на светодиод към напрежение 220 волта (гасителен кондензатор + резистор)
Тук всичко е същото, с изключение на това, че към веригата е добавен резистор. Като цяло влиянието на резистора може да направи цялата верига по-предсказуема и по-надеждна. Тук ще има по-малко импулсни токове с високо напрежение. Това е добре!
(...както в диаграмата по-горе, използва се охлаждащ кондензатор + резистор)
Всички плюсове и минуси са подобни на опцията с охлаждащ кондензатор, но и тук няма надеждност. Освен това използването на диод вместо ценеров диод ще повлияе на защитата на светодиода, когато кондензаторът е разреден. Тоест целият ток ще тече през светодиода, а не, както в предишния случай, през светодиода и ценерови диода. Този вариант е така-така. И тук е последният случай, използвайки резистор.
Схема на свързване на LED към 220 волта (резистор)
Това са диаграмите, които препоръчваме за вашето сглобяване. Всичко тук следва класическите принципи, закона на Ом и формулата за изчисляване на мощността. Първо, нека изчислим съпротивлението. При изчисляване на съпротивлението вътрешното съпротивление на светодиода и спадът на напрежението върху него ще бъдат пренебрегнати. В този случай ще получим малък марж, тъй като действителният спад на напрежението върху него ще му позволи да работи в малко по-нежен режим, отколкото е предписано от характеристиките. И така, да кажем, че нашият светодиоден ток е 0,01 A и 3 волта.
R=U/I=220/0.01=22000 Ohm=22 kOhm. Във веригата има 15 kOhm, тоест взетият ток е 0,014666 A, което е напълно приемливо. Ето как се изчисляват резисторите за тези случаи. Единственото нещо тук ще зависи от това колко резистора използвате. Ако има две, както в първата диаграма, тогава разделяме получения резултат наполовина.
Ако има само един, тогава, разбира се, цялото напрежение ще падне само върху него.
Е, както се очаква, нека поговорим за плюсовете и минусите. Плюс едно и много голямо, веригата е много надеждна. Има и един минус, че цялото напрежение ще падне на 1-2 резистора, което означава, че ще разсее повече мощност. Нека да го разберем. P=U*I=220*0,02=4,4 вата. Това означава, че трябва да има резистор до 4 вата, ако токът е 0,02 A. В този случай трябва да сте щателни при избора на резистор, той трябва да бъде поне 3-4 вата. Е, вие сами разбирате, че няма въпрос за ефективност в този случай, когато 4 вата се разсейват на резистора и светодиодът може да бъде пренебрегнат. Всъщност това е почти като малка LED лампа и само 1 LED свети.
Свързване на няколко светодиода към 220 волта
Когато трябва да свържете няколко светодиода наведнъж, това е малко по-различна история. Всъщност такива варианти на веригата, или по-скоро стабилизаторни вериги за светодиоди, се наричат драйвери. Очевидно от думата drive (английски) в движение. Тоест, това е нещо като верига, която стартира група от светодиоди. Няма да говорим за правилното използване на тази дума и за нови думи, които постоянно заемаме от други езици. Нека просто кажем, че това е малко по-различен вариант, което означава, че ще го анализираме в друга наша статия."
Един от важните въпроси при работа със светодиоди е свързването им към мрежа с променлив ток и високо напрежение. Известно е, че светодиодът не може да се захранва директно от 220 V мрежа. Как правилно да сглобите веригата и да осигурите захранване за решаване на проблема?
Електрически свойства
За да се отговори на поставения по-горе въпрос, е необходимо да се проучат електрическите свойства на светодиода.
Неговата характеристика ток-напрежение е стръмна линия. Това означава, че когато напрежението се увеличи дори с много малко, токът през излъчващия полупроводник рязко се увеличава. Увеличаването на тока води до нагряване на светодиода, в резултат на което той може просто да изгори. Този проблем се решава чрез включване на ограничителен резистор във веригата.
Светодиодът има ниско обратно напрежение на пробив (около 20 волта), така че не може да бъде свързан към 220 волтова променливотокова мрежа. За да предотвратите протичането на ток в обратна посока, е необходимо да включите диод във веригата или да включите втори срещу първия светодиод. Връзката трябва да е паралелна.
Знаем, че всяка схема за свързване на светодиод към мрежа от 220 волта трябва да съдържа резистор и токоизправител, в противен случай захранването ще бъде невъзможно.
Защо е необходима такава схема? На първо място, за дизайна на мрежовия индикатор. LED светлината може да бъде отличен индикатор, който да ви помогне да определите дали даден електрически уред е включен или не. Добавя се към веригата на ключовете и контактите, за да ги намирате лесно в тъмното.
Такъв индикатор започва да свети при напрежение от само няколко волта. В същото време консумира минимално количество електроенергия поради ниския (няколко мили ампера) ток.
Кой резистор да използвам?
За да изберете оптималното съпротивление на резистора, трябва да използвате закона на Ом.
Р=(Угрид-Ул.)/Ил.ном.
Да предположим, че сме взели червен светодиод за индикатор с номинална стойност на тока от 18 mA и напрежение от 2,0 волта.
(311-2)/0.018=17167 Ohm=17 kOhm
Нека обясним откъде идва числото 311. Това е пикът на синусоида, по която се променя напрежението в нашата мрежа. Без да навлизаме в сферата на математиката с всичките й изчисления, можем просто да кажем, че пиковото напрежение е 220 * √2.
Понякога има схеми, които нямат изправителен диод. В този случай съпротивлението трябва да се увеличи няколко пъти, за да се намали токът и да се предпази светлинният индикатор от изгаряне.
Елементарна схема на токов индикатор
Какво е необходимо, за да се направи най-простият индикатор, който се захранва от мрежа от 220 волта? Ето списъка:
- обикновен светодиоден индикатор от всеки цвят, който желаете;
- резистор от 100 до 200 kOhm (колкото по-високо е съпротивлението, толкова по-слабо ще свети електрическата крушка);
- диод с обратно напрежение от 100 волта или повече;
- поялник с ниска мощност, за да не прегреете светодиода.
Тъй като броят на частите е минимален, платката не се използва при монтажа. Индикаторът се включва паралелно на електрическия уред.
За тези, които не искат да тичат наоколо в търсене на диод, производителите излязоха с готов двуцветен индикатор под формата на два светодиода с различни цветове, вградени в един корпус. Обикновено тези цветове са червено и зелено. В този случай броят на частите на веригата е допълнително намален.
Съществуват и други схеми на свързване, при които резисторът се заменя с кондензатор или се използват диодни мостове, транзистори и т. н. Но без значение какви конструктивни характеристики се въвеждат, основната задача е да коригира тока и да го намали до безопасна стойност.
След като прочете това заглавие, някой може да попита: "Защо?" Да, ако просто го включите в контакт, дори и да го включите по определена схема, това няма практическо значение и няма да донесе полезна информация. Но ако същият светодиод е свързан паралелно към нагревателен елемент, управляван от термостат, тогава можете визуално да наблюдавате работата на цялото устройство. Понякога такава индикация ви позволява да се отървете от много дребни проблеми и проблеми.
В светлината на вече казаното задачата изглежда тривиална: просто инсталирайте ограничителен резистор с необходимата стойност и проблемът е решен. Но всичко това е добре, ако захранвате светодиода с изправено постоянно напрежение: веднага щом светодиодът беше свързан в посока напред, той остана такъв.
Когато работите на променливо напрежение, всичко не е толкова просто. Факт е, че в допълнение към директното напрежение, светодиодът ще бъде засегнат и от напрежение с обратна полярност, тъй като всеки полупериод на синусоидата променя знака на противоположния. Това обратно напрежение няма да освети светодиода, но може да го направи неизползваем много бързо. Следователно е необходимо да се вземат мерки за защита срещу това „вредно“ напрежение.
В случай на мрежово напрежение, изчислението на охлаждащия резистор трябва да се основава на стойност на напрежението от 310V. Защо? Тук всичко е много просто: 220V е , стойността на амплитудата ще бъде 220 * 1,41 = 310V. Амплитудното напрежение е два (1,41) пъти основното напрежение и това не трябва да се забравя. Това е предното и обратното напрежение, което ще бъде приложено към светодиода. От стойността на 310V трябва да се изчисли съпротивлението на охлаждащия резистор и именно от това напрежение, само с обратна полярност, трябва да се защити светодиодът.
Как да защитим светодиод от обратно напрежение
За почти всички светодиоди обратното напрежение не надвишава 20V, защото никой нямаше да направи токоизправител за високо напрежение за тях. Как да се отървете от такъв бич, как да защитите светодиода от това обратно напрежение?
Оказва се, че всичко е много просто. Първият начин е да свържете обикновен последователно със светодиод с високо обратно напрежение (не по-ниско от 400V), например 1N4007 - обратно напрежение 1000V, прав ток 1A. Той е този, който няма да позволи високо напрежение с отрицателна полярност да премине към светодиода. Схемата на такава защита е показана на фиг. 1а.
Вторият метод, не по-малко ефективен, е просто да заобиколите светодиода с друг диод, свързан гръб към гръб - паралелно, фиг. 1b. При този метод дори не е необходимо защитният диод да е с високо обратно напрежение, достатъчен е всеки диод с ниска мощност, например KD521.
Освен това можете просто да включите два светодиода паралелно: отваряйки се последователно, те ще се защитават един друг и двата ще излъчват светлина, както е показано на фигура 1c. Това е вече третият метод за защита. И трите защитни схеми са показани на фигура 1.
Фигура 1. Вериги за защита от обратно напрежение на LED
Ограничителният резистор в тези вериги има съпротивление 24 KOhm, което при работно напрежение 220 V осигурява ток от порядъка на 220/24 = 9,16 mA, което може да се закръгли до 9. Тогава мощността на охлаждащия резистор ще да бъде 9 * 9 * 24 = 1944 mW, почти два вата. Това въпреки факта, че токът през светодиода е ограничен до 9mA. Но дългосрочната употреба на резистор при максимална мощност няма да доведе до нищо добро: първо ще стане черно и след това напълно ще изгори. За да предотвратите това, се препоръчва да инсталирате два резистора 12KΩ последователно с мощност 2W всеки.
Ако зададете нивото на тока на 20mA, ще бъде още повече - 20*20*12=4800mW, почти 5W! Естествено, никой не може да си позволи печка с такава мощност, за да отоплява стая. Това се основава на един светодиод, но какво ще стане, ако има цял?
Кондензатор - безватово съпротивление
Веригата, показана на фигура 1а, използва защитен диод D1, за да "прекъсне" отрицателния полупериод на променливото напрежение, поради което мощността на охлаждащия резистор е намалена наполовина. Но въпреки това силата остава много значителна. Поради това често се използва като ограничаващ резистор: той ще ограничи тока не по-лошо от резистора, но няма да генерира топлина. Не без причина кондензаторът често се нарича безватово съпротивление. Този метод на превключване е показан на фигура 2.
Фигура 2. Верига за свързване на светодиод през баластен кондензатор
Тук всичко изглежда наред, дори има защитен диод VD1. Но две подробности не се съобщават. Първо, кондензатор C1, след изключване на веригата, може да остане зареден и да съхранява заряд, докато някой не го разреди със собствената си ръка. И това, повярвайте ми, със сигурност ще се случи някой ден. Токовият удар, разбира се, не е фатален, но доста чувствителен, неочакван и неприятен.
Ето защо, за да се избегне подобна неприятност, тези охлаждащи кондензатори се заобикалят с резистор със съпротивление 200...1000 KOhm. Същата защита е инсталирана в безтрансформаторни захранвания с охлаждащ кондензатор, в оптрони и някои други вериги. На фигура 3 този резистор е обозначен с R1.
Фигура 3. Схема за свързване на светодиод към осветителна мрежа
Освен резистор R1, на диаграмата се появява и резистор R2. Целта му е да ограничи удара на тока през кондензатора при подаване на напрежение, което спомага за защитата не само на диодите, но и на самия кондензатор. От практиката е известно, че при липса на такъв резистор кондензаторът понякога се счупва, капацитетът му става много по-малък от номиналния. Излишно е да казвам, че кондензаторът трябва да е керамичен за работно напрежение най-малко 400V или специален за работа във вериги с променлив ток за напрежение 250V.
Резистор R2 играе друга важна роля: в случай на повреда на кондензатора, той действа като предпазител. Разбира се, светодиодите също ще трябва да бъдат сменени, но поне свързващите проводници ще останат непокътнати. Всъщност точно така работи предпазител във всяко устройство - транзисторите изгоряха, но печатната платка остана почти недокосната.
Диаграмата, показана на фигура 3, показва само един светодиод, въпреки че всъщност няколко от тях могат да бъдат свързани последователно. Защитният диод ще се справи сам със задачата си, но капацитетът на баластния кондензатор ще трябва да се изчисли поне приблизително, но все пак.
За да се изчисли съпротивлението на охлаждащия резистор, е необходимо да се извади спадът на напрежението върху светодиода от захранващото напрежение. Ако няколко светодиода са свързани последователно, просто добавете техните напрежения и ги извадете от захранващото напрежение. Познавайки това остатъчно напрежение и необходимия ток, е много лесно да се изчисли съпротивлението на резистора по закона на Ом: R=(U-Uд)/I*0,75.
Тук U е захранващото напрежение, Ud е спадът на напрежението на светодиодите (ако светодиодите са свързани последователно, тогава Ud е сумата от спадовете на напрежението на всички светодиоди), I е токът през светодиодите, R е съпротивлението на охлаждащия резистор. Тук, както винаги, напрежението е във волтове, токът е в ампери, резултатът е в омове, 0,75 е коефициент за повишаване на надеждността. Тази формула вече е дадена в статията.
Размерът на спада на напрежението в посока напред за светодиоди с различни цветове е различен. При ток 20mA червените светодиоди имат 1,6...2,03V, жълтите 2,1...2,2V, зелените 2,2...3,5V, сините 2,5...3,7V. Белите светодиоди с широк спектър на излъчване от 3.0...3.7V имат най-голям спад на напрежението. Лесно се вижда, че разпространението на този параметър е доста широко.
Ето спадовете на напрежението само на няколко вида светодиоди, просто по цвят. Всъщност има много повече от тези цветове и точното значение може да се намери само в техническата документация за конкретен светодиод. Но често това не се изисква: за да получите приемлив за практиката резултат, достатъчно е да замените някаква средна стойност (обикновено 2V) във формулата, разбира се, ако това не е гирлянд от стотици светодиоди.
За изчисляване на капацитета на охлаждащия кондензатор се използва емпиричната формула C=(4,45*I)/(U-Ud),
където C е капацитетът на кондензатора в микрофаради, I е токът в милиампери, U е пиковото напрежение на мрежата във волтове. Когато използвате верига от три последователно свързани бели светодиода Ud е приблизително 12V, U амплитудното напрежение на мрежата е 310V, за да ограничите тока до 20mA ще ви е необходим кондензатор с капацитет
C=(4,45*I)/(U-Ud)= C=(4,45*20)/(310-12)= 0,29865 µF, почти 0,3 µF.
Най-близката стандартна стойност за капацитет на кондензатора е 0,15 µF, следователно, за да го използвате в тази схема, ще трябва да използвате два паралелно свързани кондензатора. Тук трябва да се направи една забележка: формулата е валидна само за честота на променливо напрежение от 50 Hz. За други честоти резултатите ще бъдат неправилни.
Първо трябва да се провери кондензаторът
Преди да използвате кондензатора, той трябва да бъде тестван. За начало просто включете мрежата 220V, за предпочитане през предпазител 3...5A и след 15 минути проверете с докосване дали има забележимо загряване? Ако кондензаторът е студен, тогава можете да го използвате. В противен случай не забравяйте да вземете друг и също първо да го проверите. В крайна сметка 220V вече не е 12V, тук всичко е малко по-различно!
Ако този тест е бил успешен и кондензаторът не е нагрял, тогава можете да проверите дали е имало грешка в изчисленията или дали кондензаторът е с правилния капацитет. За да направите това, трябва да свържете кондензатора към мрежата, както в предишния случай, само чрез амперметър. Естествено, амперметърът трябва да е AC.
Това е напомняне, че не всички съвременни цифрови мултиметри могат да измерват променлив ток: прости евтини устройства, например, много популярни сред радиолюбителите, могат да измерват само постоянен ток, но никой не знае какво ще покаже такъв амперметър при измерване на променлив ток . Най-вероятно това ще бъде цената на дървата за огрев или температурата на Луната, но не и променливия ток през кондензатор.
Ако измереният ток е приблизително същият като този, получен при изчислението по формулата, тогава можете безопасно да свържете светодиодите. Ако вместо очакваните 20...30mA се окаже 2...3A, тогава или има грешка в изчисленията, или маркировките на кондензатора са неправилно разчетени.
Светещи ключове
Тук можете да се съсредоточите върху друг използван метод за свързване на светодиод към осветителна мрежа. Ако разглобите такъв ключ, ще откриете, че там няма защитни диоди. Значи всичко написано точно над глупости ли е? Съвсем не, просто трябва да разгледате по-отблизо разглобения превключвател или по-точно стойността на резистора. По правило номиналната му стойност е най-малко 200 KOhm, може би дори малко повече. В този случай е очевидно, че токът през светодиода ще бъде ограничен до около 1mA. Веригата на превключвателя с подсветка е показана на фигура 4.
Фигура 4. Схема на свързване на светодиоди в превключвател със задно осветяване
Тук един резистор убива няколко птици с един камък. Разбира се, токът през светодиода ще бъде малък, ще свети слабо, но достатъчно ярко, за да видите това сияние в стаята в тъмна нощ. Но през деня този блясък изобщо не е необходим! Така че позволете си да блеснете незабелязано.
В този случай обратният ток също ще бъде слаб, толкова слаб, че по никакъв начин няма да изгори светодиода. Оттук и икономиите на точно един защитен диод, който беше описан по-горе. При производството на милиони, а може би дори милиарди комутатори годишно, спестяванията са значителни.
Изглежда, че след като прочетете статии за светодиодите, всички въпроси относно тяхното използване са ясни и разбираеми. Но все още има много тънкости и нюанси при включването на светодиоди в различни вериги. Например паралелни и последователни връзки или, с други думи, добри и лоши вериги.
Понякога искате да сглобите гирлянд от няколко десетки светодиода, но как да го изчислите? Колко светодиода могат да бъдат свързани последователно, ако има захранване с напрежение 12 или 24V? Тези и други въпроси ще бъдат обсъдени в следващата статия, която ще наречем „Добри и лоши светодиодни вериги“.
Изглежда, че всичко е просто: поставяме резистор последователно и това е всичко. Но трябва да запомните една важна характеристика на светодиода: максимално допустимото обратно напрежение. За повечето светодиоди то е около 20 волта. И когато го свържете към мрежата с обратна полярност (токът се редува, половин цикъл върви в една посока, а втората половина в обратна посока), към него ще бъде приложено пълното амплитудно напрежение на мрежата - 315 волта ! Откъде идва тази цифра? 220 V е ефективното напрежение, докато амплитудата е (корен от 2) = 1,41 пъти по-голяма.
Следователно, за да запазите светодиода, трябва да поставите диод последователно с него, който няма да позволи обратното напрежение да премине към него.
Или поставете два светодиода един до друг.
Вариантът за захранване от мрежата с охлаждащ резистор не е най-оптималният: през резистора ще се освободи значителна мощност. Наистина, ако използваме резистор 24 kOhm (максимален ток 13 mA), тогава мощността, разсейвана през него, ще бъде около 3 W. Можете да го намалите наполовина, като свържете диод последователно (тогава топлината ще се отделя само по време на един полупериод). Диодът трябва да има обратно напрежение поне 400 V. При включване на два брояча LED (има дори такива с два кристала в един корпус, обикновено с различни цветове, единият кристал е червен, другият зелен) можете да поставите два двуватови резистора, всеки с два пъти по-малко съпротивление.
Ще направя резервация, че като използвате резистор с високо съпротивление (например 200 kOhm), можете да включите светодиода без защитен диод. Обратният пробивен ток ще бъде твърде нисък, за да причини разрушаване на кристала. Разбира се, яркостта е много ниска, но например, за да осветите превключвател в спалнята на тъмно, ще бъде напълно достатъчно.
Поради факта, че токът в мрежата е променлив, можете да избегнете ненужната загуба на електроенергия за нагряване на въздуха с ограничителен резистор. Неговата роля може да играе кондензатор, който пропуска променлив ток, без да се нагрява. Защо това е така е отделен въпрос, който ще разгледаме по-късно. Сега трябва да знаем, че за да може кондензаторът да премине променлив ток, през него трябва да преминат и двата полупериода на мрежата. Но светодиодът провежда ток само в една посока. Това означава, че поставяме обикновен диод (или втори светодиод) контра-паралелно на светодиода и той ще пропусне втория полупериод.
Но сега сме изключили нашата верига от мрежата. На кондензатора остава малко напрежение (до пълната амплитуда, ако си спомняме, равна на 315 V). За да избегнем случаен токов удар, ние ще осигурим разряден резистор с висока стойност, успореден на кондензатора (така че по време на нормална работа през него да протича малък ток, без да го нагрява), който, когато е изключен от мрежата, ще разреди кондензатор за части от секундата. И за защита от импулсен ток на зареждане ще инсталираме и резистор с ниско съпротивление. Той също така ще играе ролята на предпазител, незабавно изгарящ в случай на случайно повреда на кондензатора (нищо не трае вечно и това също се случва).
Кондензаторът трябва да е за напрежение най-малко 400 волта или специален за вериги с променлив ток с напрежение най-малко 250 волта.
Ами ако искаме да направим LED крушка от няколко светодиода? Включваме ги всички последователно, един контрадиод е достатъчен за всички.
Диодът трябва да бъде проектиран за ток не по-малък от тока през светодиодите, обратното напрежение - не по-малко от сумата на напрежението върху светодиодите. Още по-добре вземете четен брой светодиоди и ги включете един до друг.
На фигурата има три светодиода във всяка верига; всъщност може да има повече от дузина от тях.
Как да изчислим кондензатор? От амплитудното напрежение на мрежата 315V изваждаме сумата от спада на напрежението върху светодиодите (например за три бели това е приблизително 12 волта). Получаваме спад на напрежението на кондензатора Up=303 V. Капацитетът в микрофаради ще бъде равен на (4,45*I)/Up, където I е необходимият ток през светодиодите в милиампери. В нашия случай за 20 mA капацитетът ще бъде (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 µF. Можете да поставите два кондензатора от 0,15 µF (150 nF) паралелно.
В заключение, трябва да обърнете внимание на такива въпроси като запояване и монтаж на светодиоди. Това също са много важни въпроси, които засягат тяхната жизнеспособност.
Светодиодите и микросхемите се страхуват от статично, неправилно свързване и прегряване, запояването на тези части трябва да бъде възможно най-бързо. Трябва да използвате поялник с ниска мощност с температура на върха не повече от 260 градуса и запояването трябва да отнеме не повече от 3-5 секунди (препоръки на производителя). Би било добра идея да използвате медицински пинсети при запояване. Светодиодът се взема с пинсети по-високо от тялото, което осигурява допълнително отвеждане на топлината от кристала по време на запояване.
Светодиодните крака трябва да бъдат огънати с малък радиус (за да не се счупят). Вследствие на сложните огъвания, крачетата в основата на корпуса трябва да останат във фабрично положение и да са успоредни и да не се натоварват (в противен случай кристалът ще се измори и ще падне от крака).
За да защитите устройството си от случайно късо съединение или претоварване, трябва да инсталирате предпазители.
По-долу е описание от уебсайта www.chipdip.ru/video/id000272895
При проектирането на радиооборудване често възниква въпросът за индикацията на мощността. Епохата на лампите с нажежаема жичка за индикация отдавна е отминала, модерният и надежден елемент за радиоиндикация в момента е светодиодът. Тази статия ще предложи схема за свързване на светодиод към 220 волта, т.е. ще бъде разгледана възможността за захранване на светодиода от домакинска променливотокова мрежа - контакт, който се намира във всеки удобен апартамент.
Описание на работата на веригата за свързване на светодиода към напрежение 220 волта
Схемата за свързване на светодиод към 220 волта не е сложна и принципът на нейната работа също е прост. Алгоритъмът е следният. При подаване на напрежение кондензаторът C1 започва да се зарежда, докато всъщност от едната страна се зарежда директно, а от другата чрез ценеров диод. Ценеровият диод трябва да съответства на напрежението на светодиода. Тъй като напрежението в кондензатора се увеличава, ценеровият диод увеличава съпротивлението си, ограничавайки напрежението на зареждане на кондензатора до неговото работно стабилизиращо напрежение, което всъщност е същото напрежение, което захранва светодиода. Кондензаторът не може да бъде зареден над това напрежение, тъй като ценеровият диод е „затворен“, а във втория клон имаме голямо съпротивление под формата на верига от светодиоди и резистор R1. По време на този полупериод светодиодът не свети. Също така си струва да се спомене, че ценеровият диод предпазва светодиода от обратен ток, който може да повреди светодиода.
Тук нашата полувълна се променя и полярността на входовете на нашата верига се променя. В този случай кондензаторът започва да се разрежда и променя полярността си на зареждане. Ако всичко е ясно с директна връзка, тогава токът от втория крак на кондензатора, протичащ във веригата, сега преминава през веригата от резистор и светодиод и точно в този момент светодиодът започва да свети. В този случай напрежението, както си спомняме, на зареждането на кондензатора съответства приблизително на захранващото напрежение на светодиода, тоест нашият светодиод няма да изгори.
Мощността на резистора може да бъде минимална, 0,25 W е доста подходяща (оценката на диаграмата е в ома).
По-добре е да изберете кондензатор (капацитет, посочен в микрофаради) с резерв, т.е. с работно напрежение от 300 волта.
Светодиодът може да бъде всичко, например с напрежение на светене от 2 волта AL307 BM или AL 307B и до 5,5 волта - това е KL101A или KL101B.
Ценер диодът, както вече споменахме, трябва да съответства на захранващото напрежение на светодиода, така че за 2 волта е KS130D1 или KS133A (стабилизиращо напрежение съответно 3 и 3,3 волта), а за 5,5 волта KS156A или KS156G.