Napjainkban a LED-eket különféle teljesítményben gyártják. A tápegységek széles választéka alkalmas rájuk. Azt is figyelembe kell venni, hogy a modell csatlakoztatása az eszközillesztő típusától függ (ha van ilyen). Manapság találhatunk jó és rossz LED kapcsolási sémákat. A probléma részletesebb megértéséhez meg kell vizsgálnia a különböző kapacitású modelleket.
Csatlakozás 5 V-os hálózathoz
5 V-os hálózatban a LED-ek (az alábbi ábra) leggyakrabban sorba vannak kapcsolva. Ebben az esetben sok múlik a hálózat névleges ellenállásán. Ha ez a paraméter meghaladja a 10 Ohmot, akkor célszerűbb a kapcsolóüzemű tápegységek használata.
Ugyanakkor az átmenő kondenzátor segít megbirkózni az elektromágneses interferenciával az áramkörben. Ebben az esetben jobb a LED-eket lineáris ellenállásokkal csatlakoztatni. A nyitott analógok viszont 13 Ohm maximális ellenállást képesek ellenállni. A LED vezetőképességének növelésére rendszermodulátorokat használnak.
Ha az érintkező-illesztőprogramokkal rendelkező modelleket vesszük figyelembe, akkor a vezérlőket külön kell kiválasztani hozzájuk. Leggyakrabban speciális erősítővel használják őket. Ebben az esetben a küszöbfeszültség 6 V lesz. A hálózat negatív polaritásával kapcsolatos probléma megoldása érdekében sok szakértő műveleti erősítők használatát javasolja.
Csatlakozás 12 V-os hálózathoz
A LED-ek 12 voltos csatlakoztatása sorosan vagy párhuzamosan történhet. Ha az első lehetőséget vesszük figyelembe, akkor célszerűbb a kapcsoló típusú tápegységeket választani. Azt is tudnia kell, hogy 12 voltos LED-eket erősítők nélkül is csatlakoztathat. Ha azonban háromnál több darab van beépítve, akkor ezeket biztosítani kell. A rezonáns meghajtóval rendelkező modelleket csak alacsony impedanciájú erősítőkhöz szabad csatlakoztatni.
Ha figyelembe vesszük a LED-ek párhuzamos csatlakoztatását, akkor ebben az esetben fontos, hogy két nyitott ellenállást válasszunk az áramkörhöz. Ebben az esetben az elsőt az erősítő elé kell telepíteni. Áramterhelhetőségének legalább 3 A-nek kell lennie. Ugyanakkor a készülékben a küszöbfeszültség-paramétert nem szabad 4 A szint alá engedni. Az ilyen típusú modellek negatív ellenállása általában kicsi. Ugyanakkor a linearitás fenntartása kiváló minőségű meghajtók használatával érhető el.
LED-ek 220 V-os hálózatban
Milyen jellemzői vannak ebben az esetben a csatlakozó LED-eknek? A 220 V általában szekvenciális sorrendet biztosít. A tápegységek ebben az esetben főként leléptető típusúak. A frekvencia növekedésének megelőzése érdekében a LED-ek 220 V-os hálózatra történő csatlakoztatását műveleti erősítők segítségével kell elvégezni.
Azt is figyelembe kell venni, hogy érzékenységük a szűrők típusától függ. A mágneses interferencia minimalizálása érdekében a szakértők alacsony impedanciájú szűrők telepítését javasolják. Ebben az esetben sok múlik a LED meghajtón. Ha figyelembe vesszük az analóg típust, akkor forgó szabályozóra lesz szükség. A nemlineáris torzítások kezeléséhez ebben a helyzetben alacsony frekvenciájú adaptereket használnak. Általában erősítők közelében vannak felszerelve.
Az eszközök számítógéphez való csatlakoztatásának diagramja
A LED-ek különféle módon csatlakoztathatók a számítógéphez. Az erre a célra szolgáló kondenzátorokat általában csak fázistípusúak használják. Ebben az esetben nyitott ellenállások használhatók, de legalább 5 V-os küszöbfeszültségnek kell ellenállniuk. Ezenkívül ügyelni kell a LED frekvenciájára.
Ha figyelembe vesszük a szabványos modelleket, akkor erősítőkön keresztül csatlakoznak a tápegységekhez. Ebben az esetben az ellenállásokat az áramkör végén kell elhelyezni. Ha figyelembe vesszük a nagy teljesítményű LED-eket, akkor beépített erősítőre lesz szükségük. Ebben az esetben szívesen látjuk a magas lefedettséggel rendelkező járművezetőket. A készülék vezetőképessége kizárólag a tápegység teljesítményétől függ. Ebben az esetben a LED közvetlen csatlakoztatása túlfeszültség-védőn keresztül történik.
Csatlakozás alacsony frekvenciájú tápegységhez
A LED-ek (az ábra az alábbiakban látható) csak egyenáramú hálózatban csatlakoztatható alacsony frekvenciájú tápegységhez. Ebben az esetben nyitott típusú ellenállásokat használnak. Ebben az esetben a LED minimális teljesítményének 5 V-nak kell lennie. Működési típusként választható hozzá erősítő. Ha figyelembe vesszük a meghajtókkal ellátott modelleket, akkor gyakran átfolyós kondenzátorokkal vannak összeforrasztva.
Ebben az esetben a vezetőképességi paraméter szorosan összefügg a kapacitásukkal. Az eszköz érzékenységének növelése érdekében sok szakértő javasolja a szélessávú konverterek használatát. Ebben az esetben az interferencia elleni adapterek nem alkalmasak. Érdemes azonban különböző szűrőket telepíteni. Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy az áramkörben lévő szabályozók forgó és nyomógombos típusúak egyaránt használhatók.
LED-ek csatlakoztatása nagyfrekvenciás tápegységhez
A LED-ek csak egy kiegészítő adapteren keresztül csatlakoznak a nagyfrekvenciás tápegységekhez. Ebben az esetben a vezető típusa fontos szerepet játszik. Ha figyelembe vesszük az egypólusú modelleket, akkor nagy vezetőképességi paraméter jellemzi őket. Ebben az esetben az áramkör negatív ellenállását 10 ohmon kell tartani. Ha csak egy LED van csatlakoztatva, akkor nincs szükség műveleti erősítőre.
Ellenkező esetben jobb telepíteni a nemlineáris torzítási problémák megoldására. Ezenkívül figyelembe kell venni, hogy az elektródameghajtók nem alkalmasak nagyfrekvenciás tápegységekhez való csatlakoztatásra. Ez elsősorban az ilyen eszközök nagy érzékenységének köszönhető. Ebben a helyzetben a LED-ek elég gyorsan kiégnek. Ebben az esetben a teljesítményszabályozók nem segítenek.
Soros csatlakozás
A LED-ek sorba vannak kötve zener diódákkal. Ma nagyon könnyű megtalálni őket a boltokban. Általában egy speciális mágneses rácsra vannak felszerelve. Ha rögzíteni szeretné őket a táblán, fújólámpát kell használnia. Azt is figyelembe kell venni, hogy a tápegységnek erős erősítővel kell rendelkeznie. Ebben az esetben sok szakértő javasolja a pektron típusú ellenállások telepítését.
Ebben az esetben legalább 4 ohm névleges ellenállást kell kibírniuk. A terhelési paramétert viszont 20 A körül fogadják. A mágneses interferencia problémája megoldható egy kimeneti szűrő felszerelésével. Az eszköz érzékenységének növelése érdekében mind változó, mind statikus kondenzátorokat használnak. Méretben nagyon különböznek egymástól. Ebben a tekintetben ezt a kérdést minden alkalommal egyedileg kell megközelíteni.
Kapacitív kondenzátoros áramkörök
A nagy teljesítményű LED-ek kapacitív kondenzátorokkal történő csatlakoztatása első pillantásra meglehetősen egyszerű. Ebben a helyzetben azonban először figyelembe kell venni az ellenállások teljesítményét. Azt is fontos megjegyezni, hogy a LED-meghajtók paraméterei nagyon eltérőek lehetnek. Ebben a tekintetben nagyon óvatosan kell kiválasztani az eszköz kondenzátorait. Mindenekelőtt azt a tápegységet kell kiértékelni, amelyhez az erősítő közvetlenül csatlakozik. Ha 20 V küszöbfeszültségű módosításokat vesszük figyelembe, akkor ebben az esetben egy kapacitív kondenzátor használható.
Egyébként kettő van telepítve a nemlineáris torzítással kapcsolatos problémák megoldására. A készülék érzékenysége viszont mindig állítható a vezérlővel. A közvetlen meghajtókat leggyakrabban impulzus típusúak használják. Ezzel szemben különféle modulátorok telepíthetők. Ebben az esetben a polaritással kapcsolatos problémák nem merülhetnek fel. Ennek eredményeként a 20 V-os tápegységnél a küszöbáramot 3 A-en kell tartani. Ebben az esetben a frekvencia a hálózat feszültséglökésétől függően ingadozhat.
Snubber kondenzátorok használata
A LED-ek csillapító kondenzátorokkal történő csatlakoztatásához 15 V-os tápegységet kell használni. Ebben az esetben az ellenállásokat csak nyitott típusúak használják. Ennek eredményeként az áramkör negatív ellenállási paramétere nem haladja meg a 30 Ohmot. Azt is figyelembe kell venni, hogy a LED-ek csak kis teljesítményen használhatók. A kondenzátorok közvetlenül a tápegységek közelében vannak felszerelve. Ebben az esetben a készülék normál működéséhez nincs szükség erősítőkre.
A modellek nagy érzékenysége miatt a küszöbfeszültségük legalább 15 V. A maximális terhelés a LED-ek teljesítményétől is függ. A modellek illesztőprogramjait általában szélességi típusból választják ki. A probléma megoldása negatív polaritással ilyen helyzetben meglehetősen egyszerű lehet. Az erre a célra szolgáló szűrőket az erősítők mögé kell felszerelni. Ebben az esetben is az integrált tetródák segítenek megoldani a problémát.
Abszorpciós szűrők alkalmazása
Az ilyen típusú szűrők leginkább 20 V-os LED-ekhez alkalmasak, azonban kapcsolóüzemű tápegységekkel nem működnek. Ezenkívül figyelembe kell venni, hogy nem oldják meg a nemlineáris torzításokkal kapcsolatos problémákat. A szűrők viszont elég gyorsan képesek stabilizálni a frekvenciát. Emiatt az ilyen modellekben az érzékenységgel kapcsolatos problémák nagyon ritkák.
LED-ek hullámvevővel
Az ilyen típusú LED-eket általában közvetlenül a tápegységhez csatlakoztatják. Ebben az esetben nincs szükség erősítőkre a hálózatban. Ebben az esetben azonban fontos megjegyezni az ellenállás típusát. Nyitott használat esetén szűrőket kell beszerelni. Ezenkívül figyelembe kell venni, hogy ezek a vevőkészülékek ideálisak LED-ek sorba kapcsolására. Ebben az esetben a párhuzamos kapcsolás nemlineáris torzítást válthat ki. Az eszköz érzékenysége a bemeneti feszültség paraméterétől függ.
LED-ek mágneses meghajtókkal
A mágneses meghajtóval ellátott LED-eket általában sorba kötik. Az első szakaszban nagyon fontos felmérni az erejét. Ezenkívül figyelembe kell venni az áramkör negatív ellenállási paraméterét. Ha figyelembe vesszük az alacsony fogyasztású modelleket, akkor erősítőn keresztül csatlakoznak a tápegységekhez. Ellenkező esetben jobb túlfeszültségvédőt használni.
Ebben az esetben az abszorpciós módosulások mágneses interferenciához vezethetnek. Hogyan lehet megoldani a megnövekedett gyakoriságú problémákat ebben az esetben? A szakértők egycsatornás ellenállások használatát javasolják. Ebben az esetben sokféle modulátort választhat az áramkörhöz.
A rádióberendezések tervezésekor gyakran felmerül a teljesítményjelzés kérdése. A jelzési izzólámpák kora már rég elmúlt, a modern és megbízható rádiójelzõ elem jelenleg a LED. Ez a cikk egy diagramot javasol a LED 220 V-hoz való csatlakoztatásához, vagyis figyelembe veszi annak lehetőségét, hogy a LED-et háztartási váltakozó áramú hálózatról táplálják - amely minden kényelmes lakásban megtalálható.
Ha egyszerre több LED-et kell táplálnia, akkor erről is szót ejtünk cikkünkben. Valójában az ilyen áramköröket LED-füzérekhez vagy lámpákhoz használják, ez egy kicsit más. Valójában itt egy úgynevezett meghajtót kell megvalósítani a LED-ekhez. Szóval ne keverjünk mindent egybe. Próbáljuk meg kitalálni sorban.
A LED tápfeszültség csökkentésének elve
Két áramút választható kisfeszültségű terhelések ellátására. Az első, hogy úgy mondjam, a klasszikus változat, amikor a teljesítményt egy ellenállás csökkenti. A második lehetőség, amelyet gyakran használnak töltőkhöz, egy kioltókondenzátor. Ebben az esetben a feszültség és az áram impulzusokban folyik, és ugyanazokat az impulzusokat kell pontosan kiválasztani, hogy a LED és a terhelés ne égjen ki. Ez részletesebb számítást igényel, mint egy ellenállásnál. A harmadik lehetőség a kombinált tápegység, amikor mindkét feszültségcsökkentési módszert alkalmazzák. Nos, most ezekről a lehetőségekről sorrendben.
LED bekötési rajza 220 V-ig (oltókondenzátor)
A LED 220 V-hoz való csatlakoztatásának diagramja nem tűnik bonyolultnak, működésének elve egyszerű. Az algoritmus a következő. Feszültség alkalmazásakor a C1 kondenzátor töltődni kezd, miközben valójában az egyik oldalon közvetlenül, a másikon pedig egy zener-diódán keresztül töltődik. A zener diódának meg kell egyeznie a LED feszültségével. Így a kondenzátor teljesen feltöltődik. Ezután jön a második félhullám, amikor a kondenzátor kisütni kezd. Ebben az esetben a feszültség a zener diódán is átmegy, amely most normál üzemmódban és a LED-en keresztül működik. Ennek eredményeként a zener-dióda stabilizációs feszültségével megegyező feszültséget kap a LED. Itt fontos a LED-del azonos minősítésű zener diódát választani.
Itt minden egyszerűnek tűnik, és elméletileg normálisan megvalósítható. A pontos számítások azonban nem ilyen egyszerűek. Végül is ki kell számítani a kondenzátor kapacitását, amely ebben az esetben csillapítóként működik. Ez a képlet szerint történik.
Becsüljük: 3200*0.02/√(220*220-3*3)=0.29 mF. Ilyennek kell lennie egy kondenzátornak, ha a LED feszültsége 3 volt, az áramerősség pedig 0,02 A. Az értékeket helyettesítheti, és kiszámolhatja az opciót.
Rádióalkatrészek LED 220 V-os csatlakoztatásához
Az ellenállás teljesítménye minimális lehet, 0,25 W elég megfelelő (a diagram értéke ohmban van).
Jobb, ha egy kondenzátort választunk (a kapacitás mikrofaradokban van feltüntetve), tartalékkal, azaz 300 voltos üzemi feszültséggel.
A LED bármi lehet, például 2 V AL307 BM vagy AL 307B izzítófeszültséggel és 5,5 V-ig - ez a KL101A vagy KL101B.
A zener diódának, mint már említettük, meg kell felelnie a LED tápfeszültségének, tehát 2 voltnál KS130D1 vagy KS133A (stabilizációs feszültség rendre 3 és 3,3 volt), 5,5 voltnál pedig KS156A vagy KS156G
Ennek a módszernek megvannak a maga hátrányai, mivel a kondenzátor működésében fellépő enyhe feszültséglökéssel vagy eltéréssel 3 voltnál jóval nagyobb feszültséget kaphatunk. A LED azonnal kialszik. Előnye, hogy az áramkör gazdaságos, mivel impulzusos. Mondjuk nem nagy megbízhatóságú, de gazdaságos. Most a kombinált lehetőségről.
Diagram a LED 220 voltos feszültséghez való csatlakoztatásához (kioltó kondenzátor + ellenállás)
Itt minden a régi, kivéve, hogy egy ellenállás került a láncba. Általában az ellenállás hatása kiszámíthatóbbá és megbízhatóbbá teheti az egész áramkört. Itt kevesebb lesz a nagyfeszültségű impulzusáram. Ez jó!
(...amint a fenti diagramon, egy kioltó kondenzátor + ellenállás van használva)
Minden előnye és hátránya hasonló az oltókondenzátoros opcióhoz, de itt sincs megbízhatóság. Ezenkívül a zener-dióda helyett a dióda használata befolyásolja a LED védelmét, amikor a kondenzátor lemerül. Vagyis az összes áram a LED-en keresztül folyik, és nem, mint az előző esetben, a LED-en és a zener-diódán keresztül. Ez a lehetőség ilyen-olyan. És itt van az utolsó eset, ellenállás használatával.
A LED bekötési rajza 220 V-ig (ellenállás)
Ezeket a diagramokat ajánljuk az összeszereléshez. Itt minden a klasszikus elveket, az Ohm-törvényt és a teljesítmény számítási képletét követi. Először is számoljuk ki az ellenállást. Az ellenállás kiszámításakor figyelmen kívül hagyjuk a LED belső ellenállását és a rajta lévő feszültségesést. Ebben az esetben egy kis tartalékot kapunk, mivel a tényleges feszültségesés lehetővé teszi, hogy a jellemzők által előírtnál valamivel kíméletesebb üzemmódban működjön. Tehát tegyük fel, hogy a LED-ünk árama 0,01 A és 3 volt.
R=U/I=220/0,01=22000 Ohm=22 kOhm. Az áramkörben 15 kOhm van, azaz a felvett áram 0,014666 A, ami meglehetősen elfogadható. Ezekre az esetekre így számítják ki az ellenállásokat. Az egyetlen dolog itt attól függ, hogy hány ellenállást használ. Ha kettő van, mint az első diagramban, akkor a kapott eredményt kettéosztjuk.
Ha csak egy van, akkor természetesen minden feszültség csak azon esik le.
Nos, ahogy az várható volt, beszéljünk az előnyökről és hátrányokról. Plusz egy és nagyon nagy, az áramkör nagyon megbízható. Van még egy mínusz, hogy 1-2 ellenálláson leesik az összes feszültség, ami azt jelenti, hogy több energiát vesz fel. Találjuk ki. P=U*I=220*0,02=4,4 Watt. Vagyis 0,02 A áramerősség esetén legalább 4 wattos ellenállásnak kell lennie. Ebben az esetben alaposan meg kell választani az ellenállást, legalább 3-4 watt. Nos, te magad is megérted, hogy ebben az esetben nincs szó hatékonyságról, amikor az ellenálláson 4 Watt disszipál, és a LED elhanyagolható. Valójában majdnem olyan, mint egy kis LED-es lámpa, és csak 1 LED világít.
Több LED csatlakoztatása 220 voltra
Ha egyszerre több LED-et kell csatlakoztatnia, az egy kicsit más történet. Valójában az áramkör ilyen változatait, vagy inkább a LED-ek stabilizáló áramköreit, meghajtóknak nevezik. Nyilván a meghajtó szóból (angol) mozgásban. Vagyis olyan, mint egy áramkör, amely egy LED-csoportot indít működésbe. Nem fogunk beszélni ennek a szónak a helyes használatáról és új szavakról, amelyeket folyamatosan más nyelvekből kölcsönzünk. Mondjuk ez egy kicsit más lehetőség, ami azt jelenti, hogy a másik cikkünkben elemezzük."
A LED-ekkel való munka során az egyik fontos kérdés a váltakozó áramú és nagyfeszültségű hálózathoz való csatlakozás. Köztudott, hogy a LED nem táplálható közvetlenül 220 V-os hálózatról. Hogyan szereljük össze megfelelően az áramkört és biztosítsuk az áramellátást a probléma megoldásához?
Elektromos tulajdonságok
A fenti kérdés megválaszolásához meg kell vizsgálni a LED elektromos tulajdonságait.
Áram-feszültség karakterisztikája meredek vonal. Ez azt jelenti, hogy amikor a feszültség még nagyon kis mértékben is megnő, az áramerősség a kibocsátó félvezetőn keresztül erősen megnövekszik. Az áramerősség növekedése a LED felmelegedéséhez vezet, aminek következtében egyszerűen kiéghet. Ezt a problémát egy korlátozó ellenállás beépítésével oldják meg az áramkörbe.
A LED visszacsatolási feszültsége alacsony (kb. 20 volt), ezért nem csatlakoztatható 220 voltos váltóáramú hálózathoz. Az ellenkező irányú áram áramlásának megakadályozása érdekében be kell építeni egy diódát az áramkörbe, vagy be kell kapcsolni egy másodikat az első LED-del szemben. A csatlakozásnak párhuzamosnak kell lennie.
Tehát tudjuk, hogy a LED-ek 220 voltos hálózathoz történő csatlakoztatására szolgáló bármely áramkörnek tartalmaznia kell egy ellenállást és egy egyenirányítót, különben lehetetlen lesz az áramellátás.
Miért van szükség egy ilyen rendszerre? Mindenekelőtt a hálózati jelző kialakításához. A LED-es lámpa kiváló indikátor lehet annak meghatározására, hogy egy elektromos készülék csatlakoztatva van-e vagy sem. Hozzáadják a kapcsolók és aljzatok áramköréhez, hogy könnyen megtalálják őket a sötétben.
Egy ilyen jelzőfény már néhány voltos feszültségnél világítani kezd. Ugyanakkor minimális áramot fogyaszt az alacsony (több mérföld amperes) áram miatt.
Melyik ellenállást használjam?
Az optimális ellenállás-ellenállás kiválasztásához Ohm törvényét kell használni.
R=(Ugrid-Ul.)/Il.nom.
Tegyük fel, hogy vettünk egy piros LED-et az indikátorhoz, amelynek névleges áramértéke 18 mA és előremenő feszültsége 2,0 V.
(311-2)/0,018=17167 Ohm=17 kOhm
Magyarázzuk el, honnan származik a 311-es szám. Ez a szinuszhullám csúcsa, amely mentén változik a feszültség a hálózatunkban. Anélkül, hogy minden számítással belemennénk a matematika területére, egyszerűen azt mondhatjuk, hogy a csúcsfeszültség 220 * √2.
Néha vannak olyan áramkörök, amelyekben nincs egyenirányító dióda. Ebben az esetben az ellenállást többször meg kell növelni, hogy csökkentsük az áramerősséget és megóvjuk a jelzőfényt a kiégéstől.
Áramjelző elemi áramköre
Mire van szükség a legegyszerűbb, 220 voltos hálózatról táplált indikátor elkészítéséhez? Íme a lista:
- egy szokásos jelző LED bármilyen színű, amit szeret;
- ellenállás 100-200 kOhm (minél nagyobb az ellenállás, annál kevésbé fényesen világít az izzó);
- 100 V vagy annál nagyobb fordított feszültségű dióda;
- kis teljesítményű forrasztópáka, hogy ne melegítse túl a LED-et.
Mivel az alkatrészek száma minimális, a táblát nem használják a telepítés során. A jelző párhuzamosan csatlakozik az elektromos készülékhez.
Azok számára, akik nem szeretnének diódát keresve rohangálni, a gyártók egy kész kétszínű indikátorral rukkoltak elő, két különböző színű LED formájában, egy házba építettek. Általában ezek a színek piros és zöld. Ebben az esetben az áramköri részek száma tovább csökken.
Vannak más csatlakozási sémák, amelyekben az ellenállást kondenzátorra cserélik, vagy diódahidakat, tranzisztorokat stb. használnak, de függetlenül attól, hogy milyen tervezési jellemzőket vezetnek be, a fő feladat az áram egyenosítása és biztonságos értékre csökkentése.
A cím elolvasása után valaki megkérdezheti: „Miért?” Igen, ha csak bedugod egy konnektorba, hiába kapcsolod be egy bizonyos séma szerint, nincs gyakorlati jelentősége és nem hoz semmi hasznos információt. De ha ugyanazt a LED-et párhuzamosan csatlakoztatja egy termosztát által vezérelt fűtőelemhez, akkor vizuálisan figyelemmel kísérheti a teljes eszköz működését. Néha egy ilyen jelzés lehetővé teszi, hogy megszabaduljon sok kisebb problémától és bajtól.
A már elmondottak fényében a feladat triviálisnak tűnik: csak telepítsünk egy szükséges értékű korlátozó ellenállást, és a probléma megoldódik. De mindez akkor jó, ha egyenirányított állandó feszültséggel táplálja a LED-et: amint a LED-et előre csatlakoztatták, az is maradt.
A váltakozó feszültségen végzett munka során minden nem olyan egyszerű. A helyzet az, hogy a LED-re az egyenfeszültségen kívül fordított polaritású feszültség is hatással lesz, mivel a szinuszhullám minden félciklusa előjelet vált az ellenkezőjére. Ez a fordított feszültség nem világítja meg a LED-et, de nagyon gyorsan használhatatlanná teheti. Ezért intézkedéseket kell tenni a „káros” feszültség elleni védelem érdekében.
Hálózati feszültség esetén az oltóellenállás számításánál 310V-os feszültségértéket kell alapul venni. Miért? Itt minden nagyon egyszerű: 220 V van, az amplitúdó értéke 220 * 1,41 = 310 V. Az amplitúdófeszültség az effektív feszültség kétszeresének (1,41-szeresének) a gyöke, és ezt nem szabad elfelejteni. Ez az előre és hátrafelé irányuló feszültség, amely a LED-re vonatkozik. A 310V értékből kell kiszámolni a kioltó ellenállás ellenállását, és ebből a feszültségből, csak fordított polaritással védeni kell a LED-et.
Hogyan védjük meg a LED-et a fordított feszültségtől
Szinte az összes LED esetében a fordított feszültség nem haladja meg a 20V-ot, mert senki nem akart nekik nagyfeszültségű egyenirányítót készíteni. Hogyan lehet megszabadulni egy ilyen csapástól, hogyan lehet megvédeni a LED-et ettől a fordított feszültségtől?
Kiderül, hogy minden nagyon egyszerű. Az első mód az, hogy egy normált sorba kapcsolunk a nagy fordított feszültségű (400 V-nál nem alacsonyabb) LED-del, például 1N4007 - fordított feszültség 1000 V, előremenő áram 1A. Ő az, aki nem engedi, hogy a negatív polaritású nagy feszültség átmenjen a LED-be. Az ilyen védelem diagramja az 1a. ábrán látható.
A második, nem kevésbé hatékony módszer az, hogy egyszerűen megkerüljük a LED-et egy másik diódával, amely egymással párhuzamosan van csatlakoztatva, 1b. ábra. Ezzel a módszerrel a védődiódának nem is kell nagy fordított feszültségűnek lennie, elegendő bármilyen kis teljesítményű dióda, például KD521.
Sőt, egyszerűen bekapcsolhat két LED-et párhuzamosan: felváltva nyitva védik egymást, és mindkettő fényt bocsát ki, ahogy az 1c. ábrán látható. Ez már a harmadik védekezési mód. Mindhárom védelmi séma az 1. ábrán látható.
1. ábra LED fordított feszültségvédő áramkörök
Ezekben az áramkörökben a korlátozó ellenállás 24 KOhm ellenállással rendelkezik, ami 220 V üzemi feszültség mellett 220/24 = 9,16 mA nagyságrendű áramot ad, amely 9-re kerekíthető. Ekkor a kioltó ellenállás teljesítménye legyen 9 * 9 * 24 = 1944 mW, majdnem két watt. Ez annak ellenére, hogy a LED-en keresztüli áram 9 mA-re korlátozódik. De az ellenállás hosszú távú használata maximális teljesítményen nem vezet semmi jóhoz: először feketévé válik, majd teljesen kiég. Ennek elkerülése érdekében ajánlott két 12KΩ-os ellenállást sorba szerelni, egyenként 2 W teljesítménnyel.
Ha 20mA-re állítod az áramszintet, akkor még több lesz - 20*20*12=4800mW, majdnem 5W! Természetesen senki sem engedheti meg magának egy ilyen teljesítményű kályhát egy helyiség fűtésére. Ez egy LED-en alapul, de mi van, ha van egy egész?
Kondenzátor - hullámos ellenállás
Az 1a ábrán látható áramkör a D1 védődiódával „levágja” a váltakozó feszültség negatív félciklusát, ezért a kioltó ellenállás teljesítménye felére csökken. Ennek ellenére az erő továbbra is nagyon jelentős. Ezért gyakran használják korlátozó ellenállásként: nem fogja rosszabbul korlátozni az áramot, mint egy ellenállás, de nem termel hőt. Nem ok nélkül nevezik a kondenzátort hullámtalan ellenállásnak. Ezt a kapcsolási módot a 2. ábra mutatja.
2. ábra. Áramkör LED előtétkondenzátoron keresztül történő csatlakoztatásához
Úgy tűnik itt minden rendben van, még egy VD1 védődióda is van. De két részletet nem közölnek. Először is, a C1 kondenzátor az áramkör kikapcsolása után feltöltve maradhat, és addig tárolhat töltést, amíg valaki saját kezével kisüti. És ez, hidd el, egyszer biztosan megtörténik. Az áramütés természetesen nem végzetes, de meglehetősen érzékeny, váratlan és kellemetlen.
Ezért az ilyen kellemetlenségek elkerülése érdekében ezeket az oltókondenzátorokat egy 200...1000KOhm ellenállású ellenállással kiiktatják. Ugyanez a védelem van beépítve a transzformátor nélküli oltókondenzátoros tápegységekbe, az optocsatolókba és néhány más áramkörbe. A 3. ábrán ezt az ellenállást R1-nek jelöltük.
3. ábra LED világítási hálózathoz való csatlakoztatásának rajza
Az R1 ellenálláson kívül az R2 ellenállás is megjelenik a diagramon. Célja, hogy korlátozza a kondenzátoron áthaladó áram túlfeszültségét feszültség esetén, ami nemcsak a diódákat, hanem magát a kondenzátort is megvédi. A gyakorlatból ismert, hogy ilyen ellenállás hiányában a kondenzátor néha megszakad, kapacitása sokkal kisebb lesz, mint a névleges. Mondanunk sem kell, hogy a kondenzátornak kerámiának kell lennie legalább 400 V üzemi feszültséghez, vagy speciálisnak kell lennie a váltóáramú áramkörökben való működéshez 250 V feszültség esetén.
Az R2 ellenállás másik fontos szerepet játszik: a kondenzátor meghibásodása esetén biztosítékként működik. Természetesen a LED-eket is cserélni kell, de legalább a csatlakozó vezetékek épek maradnak. Valójában minden eszközben pontosan így működik a biztosíték - a tranzisztorok kiégtek, de a nyomtatott áramköri lap szinte érintetlen maradt.
A 3. ábrán látható diagram csak egy LED-et mutat, bár valójában ezek közül több is sorba köthető. A védődióda önmagában megbirkózik a feladatával, de az előtétkondenzátor kapacitását legalább megközelítőleg, de mégis ki kell számítani.
A kioltó ellenállás ellenállásának kiszámításához ki kell vonni a tápfeszültségből a LED feszültségesését. Ha több LED van sorba kötve, akkor egyszerűen adja hozzá a feszültségüket, és vonja le őket a tápfeszültségből. Ennek a maradékfeszültségnek és a szükséges áramerősségnek a ismeretében nagyon egyszerű kiszámítani az ellenállás ellenállását az Ohm-törvény szerint: R=(U-Uд)/I*0,75.
Itt U a tápfeszültség, Ud a LED-ek feszültségesése (ha a LED-ek sorba vannak kötve, akkor Ud az összes LED-en áteső feszültségesések összege), I a LED-eken áthaladó áram, R az ellenállás az oltó ellenállásról. Itt, mint mindig, a feszültség Voltban, az áram Amperben van, az eredmény Ohmban, 0,75 a megbízhatóság növelésének együtthatója. Ez a képlet már szerepel a cikkben.
A különböző színű LED-ek előremenő feszültségesésének mértéke eltérő. 20mA áramerősségnél a piros LED-ek 1,6...2,03V, sárga 2,1...2,2V, zöld 2,2...3,5V, kék 2,5...3,7V. A 3,0...3,7V széles emissziós spektrummal rendelkező fehér LED-ek rendelkeznek a legnagyobb feszültségeséssel. Könnyen belátható, hogy ennek a paraméternek az elterjedése meglehetősen széles.
Íme néhány LED-típus feszültségesése, egyszerűen szín szerint. Valójában sokkal több ilyen szín létezik, és a pontos jelentés csak egy adott LED műszaki dokumentációjában található. De sokszor erre nincs is szükség: a gyakorlat számára elfogadható eredmény eléréséhez elég valamilyen átlagértéket (általában 2V) behelyettesíteni a képletbe, persze, ha ez nem több száz LED füzére.
Az oltókondenzátor kapacitásának kiszámításához a C=(4,45*I)/(U-Ud) tapasztalati képletet használjuk,
ahol C a kondenzátor kapacitása mikrofaradban, I az áramerősség milliamperben, U a hálózat csúcsfeszültsége voltban. Ha három sorba kapcsolt fehér LED-ből álló láncot használ, az Ud körülbelül 12 V, a hálózat U amplitúdó feszültsége 310 V, az áram 20 mA-re korlátozásához egy kapacitású kondenzátorra lesz szüksége
C=(4,45*I)/(U-Ud)= C=(4,45*20)/(310-12)= 0,29865 µF, majdnem 0,3 µF.
A kondenzátor kapacitásának legközelebbi szabványos értéke 0,15 µF, ezért az ebben az áramkörben való használathoz két párhuzamosan kapcsolt kondenzátort kell használni. Itt egy megjegyzést kell tenni: a képlet csak 50 Hz-es váltakozó feszültség frekvenciára érvényes. Más frekvenciák esetén az eredmények hibásak.
Először a kondenzátort kell ellenőrizni
A kondenzátor használata előtt tesztelni kell. Kezdésnek csak kapcsolja be a 220V-os hálózatot, lehetőleg egy 3...5A-es biztosítékon keresztül, majd 15 perc múlva érintéssel ellenőrizze, hogy nincs-e észrevehető melegedés? Ha a kondenzátor hideg, akkor használhatja. Ellenkező esetben feltétlenül vegyen egy másikat, és először azt is ellenőrizze. Hiszen a 220V már nem 12V, itt minden kicsit más!
Ha ez a teszt sikeres volt, és a kondenzátor nem melegedett fel, akkor ellenőrizheti, hogy hiba történt-e a számításokban, vagy a kondenzátor kapacitása megfelelő. Ehhez csatlakoztatnia kell a kondenzátort a hálózathoz, mint az előző esetben, csak ampermérőn keresztül. Természetesen az ampermérőnek váltakozó áramúnak kell lennie.
Ez emlékeztet arra, hogy nem minden modern digitális multiméter képes váltóáramot mérni: az egyszerű, olcsó készülékek, például a rádióamatőrök körében nagyon népszerűek, csak egyenáram mérésére képesek, de senki sem tudja, mit fog mutatni egy ilyen ampermérő a váltóáram mérésekor. . Valószínűleg a tűzifa ára vagy a Hold hőmérséklete lesz, de nem kondenzátoron keresztüli váltakozó áram.
Ha a mért áram megközelítőleg megegyezik a képlettel történő számítás során kapott áramerősséggel, akkor biztonságosan csatlakoztathatja a LED-eket. Ha a várt 20...30mA helyett 2...3A derül ki, akkor vagy hiba van a számításokban, vagy rosszul olvasták le a kondenzátor jelöléseket.
Megvilágított kapcsolók
Itt a LED-ek világítási hálózathoz való csatlakoztatásának másik módszerére összpontosíthat. Ha szétszerel egy ilyen kapcsolót, azt tapasztalja, hogy nincsenek ott védődiódák. Szóval minden csak hülyeség fölé van írva? Egyáltalán nem, csak a szétszerelt kapcsolót, pontosabban az ellenállás értékét kell jobban megnézni. Általában a névleges értéke legalább 200 KOhm, talán még egy kicsit több is. Ebben az esetben nyilvánvaló, hogy a LED-en áthaladó áram körülbelül 1 mA-re korlátozódik. A háttérvilágítású kapcsolóáramkör a 4. ábrán látható.
4. ábra LED bekötési rajz egy háttérvilágítású kapcsolóban
Itt egy ellenállás több legyet is megöl egy csapásra. Természetesen a LED-en áthaladó áram kicsi lesz, gyengén világít, de elég erősen ahhoz, hogy ezt a fényt egy sötét éjszakában lássuk a szobában. De napközben erre a ragyogásra egyáltalán nincs szükség! Tehát hagyd magad észrevétlenül ragyogni.
Ebben az esetben a fordított áram is gyenge lesz, olyan gyenge, hogy semmiképpen sem égeti el a LED-et. Ezért pontosan egy védődiódát takarít meg, amelyet fent leírtunk. Ha évente több millió, sőt akár milliárdnyi kapcsolót gyártunk, jelentős megtakarítás érhető el.
Úgy tűnik, hogy a LED-ekről szóló cikkek elolvasása után a használatukkal kapcsolatos minden kérdés világos és érthető. De még mindig sok finomság és árnyalat van a LED-ek különféle áramkörökbe való beillesztésekor. Például párhuzamos és soros csatlakozások, vagy más szóval jó és rossz áramkörök.
Néha több tucat LED-ből álló füzért szeretne összeállítani, de hogyan kell kiszámítani? Hány LED-et lehet sorba kötni, ha van 12 vagy 24 V feszültségű táp? Ezeket és más kérdéseket a következő cikkben tárgyaljuk, amelyet „Jó és rossz LED-áramkörök”-nek nevezünk.
Úgy tűnik, hogy minden egyszerű: sorba helyezünk egy ellenállást, és ennyi. De emlékeznie kell a LED egy fontos jellemzőjére: a maximálisan megengedett fordított feszültségre. A legtöbb LED esetében ez körülbelül 20 volt. És amikor fordított polaritással csatlakoztatja a hálózathoz (az áram váltakozó, fél ciklus az egyik irányba megy, a második fele pedig az ellenkező irányba), a hálózat teljes amplitúdójú feszültsége lesz rákapcsolva - 315 volt ! Honnan származik ez a figura? 220 V az effektív feszültség, míg az amplitúdó (2 gyöke) = 1,41-szer nagyobb.
Ezért a LED megmentése érdekében sorba kell helyezni vele egy diódát, amely nem engedi át a fordított feszültséget.
Vagy tegyen két LED-et egymás mellé.
A hálózatról oltóellenállással történő tápellátás lehetősége nem a legoptimálisabb: jelentős teljesítmény szabadul fel az ellenálláson keresztül. Valóban, ha 24 kOhm-os ellenállást használunk (maximális áramerősség 13 mA), akkor a disszipált teljesítmény körülbelül 3 W lesz. A felére csökkenthető egy dióda sorba kapcsolásával (akkor csak egy félciklus alatt szabadul fel hő). A diódának legalább 400 V-os fordított feszültségűnek kell lennie. Két számláló LED bekapcsolásakor (még olyan is van, amiben két kristály van egy házban, általában különböző színűek, az egyik kristály piros, a másik zöld) két két wattos ellenállás, mindegyik kétszer kisebb ellenállással.
Fenntartást teszek, hogy nagy ellenállású ellenállás (például 200 kOhm) használatával védődióda nélkül is bekapcsolhatja a LED-et. A fordított áttörési áram túl alacsony lesz ahhoz, hogy a kristály tönkremenetelét okozza. Természetesen a fényerő nagyon alacsony, de például egy kapcsoló megvilágításához a hálószobában sötétben elég lesz.
Annak a ténynek köszönhetően, hogy a hálózatban az áram váltakozó, elkerülhető a szükségtelen villamosenergia-pazarlás a levegő melegítésére korlátozó ellenállással. Szerepét egy kondenzátor töltheti be, amely felmelegedés nélkül engedi át a váltakozó áramot. Hogy ez miért van így, az egy külön kérdés, később foglalkozunk vele. Most tudnunk kell, hogy ahhoz, hogy egy kondenzátor váltakozó áramot tudjon átadni, a hálózat mindkét félciklusának át kell haladnia rajta. De a LED csak egy irányba vezet áramot. Ez azt jelenti, hogy a LED-del ellenpárhuzamba helyezünk egy normál diódát (vagy egy második LED-et), és az kihagyja a második félciklust.
De most leválasztottuk az áramkörünket a hálózatról. A kondenzátoron maradt némi feszültség (a teljes amplitúdóig, ha emlékszünk, 315 V). A véletlen áramütés elkerülése érdekében a kondenzátorral párhuzamosan nagy értékű kisülési ellenállást biztosítunk (hogy normál működés közben kis áram folyjon át rajta anélkül, hogy felmelegedne), amely a hálózatról leválasztva kisüti a kondenzátor a másodperc töredéke alatt. Az impulzusos töltőáram elleni védelem érdekében pedig kis ellenállású ellenállást is beépítünk. Biztosíték szerepét is betölti, amely azonnal kiég a kondenzátor véletlen meghibásodása esetén (semmi sem tart örökké, és ez is megtörténik).
A kondenzátornak legalább 400 voltos feszültségre, vagy legalább 250 V feszültségű váltóáramú áramkörökhöz speciálisnak kell lennie.
Mi van, ha több LED-ből szeretnénk LED-es izzót készíteni? Sorosan kapcsoljuk be mindet egy számláló dióda mindegyikhez elég.
A diódát olyan áramerősségre kell tervezni, amely nem kisebb, mint a LED-eken áthaladó áram, a fordított feszültség pedig nem kisebb, mint a LED-eken áthaladó feszültség összege. Még jobb, ha páros számú LED-et vesz és kapcsolja be őket egymás mellett.
Az ábrán minden láncban három LED található, sőt, több mint egy tucat lehet.
Hogyan kell kiszámítani a kondenzátort? A 315 V-os hálózat amplitúdó feszültségéből kivonjuk a LED-ek feszültségesésének összegét (például három fehér esetében ez körülbelül 12 volt). A feszültségesést a kondenzátoron Up=303 V kapjuk. A mikrofaradban kifejezett kapacitás egyenlő (4,45*I)/Fel, ahol I a szükséges áramerősség a LED-eken keresztül milliamperben. Esetünkben 20 mA-nél a kapacitás (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 µF. Két 0,15 µF (150 nF) kondenzátort párhuzamosan helyezhet el.
Összefoglalva, figyelmet kell fordítania az olyan kérdésekre, mint a LED-ek forrasztása és felszerelése. Ezek is nagyon fontos kérdések, amelyek befolyásolják életképességüket.
A LED-ek és a mikroáramkörök félnek a statikus, helytelen csatlakozástól és ezeknek az alkatrészeknek a forrasztását a lehető leggyorsabban. Használjon kis teljesítményű forrasztópákát, amelynek csúcshőmérséklete nem haladja meg a 260 fokot, és a forrasztás nem tarthat tovább 3-5 másodpercnél (a gyártó ajánlásai). A forrasztásnál célszerű orvosi csipeszt használni. A LED csipesszel feljebb kerül a testhez, ami további hőelvonást biztosít a kristályból a forrasztás során.
A LED lábakat kis sugárral kell meghajlítani (hogy ne törjenek el). A bonyolult hajlítások következtében a tok tövénél lévő lábaknak a gyári helyzetben kell maradniuk, párhuzamosnak kell lenniük, és nem kell igénybe venniük (különben a kristály elfárad és leesik a lábakról).
A készülék véletlen rövidzárlattól vagy túlterheléstől való védelme érdekében biztosítékokat kell beszerelni.
Az alábbiakban egy leírás található a www.chipdip.ru/video/id000272895 webhelyről
A rádióberendezések tervezésekor gyakran felmerül a teljesítményjelzés kérdése. A jelzési izzólámpák kora már rég elmúlt, a modern és megbízható rádiójelzõ elem jelenleg a LED. Ez a cikk egy diagramot javasol a LED 220 V-hoz való csatlakoztatásához, vagyis figyelembe veszi annak lehetőségét, hogy a LED-et háztartási váltakozó áramú hálózatról táplálják - amely minden kényelmes lakásban megtalálható.
A LED csatlakozó áramkör működésének leírása 220 V feszültségre
A 220 V-os LED bekötési rajza nem bonyolult, és a működési elve is egyszerű. Az algoritmus a következő. Feszültség alkalmazásakor a C1 kondenzátor töltődni kezd, miközben valójában az egyik oldalon közvetlenül, a másikon pedig egy zener-diódán keresztül töltődik. A zener diódának meg kell egyeznie a LED feszültségével. A kondenzátoron lévő feszültség növekedésével a Zener-dióda növeli az ellenállását, és a kondenzátor töltési feszültségét a működési stabilizáló feszültségre korlátozza, amely valójában ugyanaz a feszültség, amely a LED-et táplálja. A kondenzátor nem tölthető e feszültség felett, mivel a zener dióda „bezárt”, és a második ágban nagy ellenállásunk van LED-lánc és R1 ellenállás formájában. A félciklus alatt a LED nem világít. Azt is érdemes megemlíteni, hogy a zener dióda megvédi a LED-et a fordított áramtól, ami károsíthatja a LED-et.
Itt megváltozik a félhullámunk és megváltozik az áramkörünk bemeneteinek polaritása. Ebben az esetben a kondenzátor kisütni kezd, és megváltoztatja a töltési polaritását. Ha minden tiszta közvetlen kapcsolattal, akkor a kondenzátor második lábából az áramkörbe áramló áram most áthalad az ellenállás és a LED láncán, és ebben a pillanatban a LED világítani kezd. Ebben az esetben a kondenzátor töltési feszültsége, mint emlékszünk, megközelítőleg megfelelt a LED tápfeszültségének, vagyis a LED-ünk nem fog kiégni.
Az ellenállás teljesítménye minimális lehet, 0,25 W elég megfelelő (a diagram értéke ohmban van).
Jobb, ha egy kondenzátort választunk (a kapacitás mikrofaradokban van feltüntetve), tartalékkal, azaz 300 voltos üzemi feszültséggel.
A LED bármi lehet, például 2 V AL307 BM vagy AL 307B izzítófeszültséggel és 5,5 V-ig - ez a KL101A vagy KL101B.
A zener diódának, mint már említettük, meg kell felelnie a LED tápfeszültségének, tehát 2 voltnál KS130D1 vagy KS133A (stabilizációs feszültség 3, illetve 3,3 volt), 5,5 voltnál pedig KS156A vagy KS156G.