Hogyan csatlakoztassuk a LED-et a világítási hálózathoz - cikkek
Miután elolvasta ezt a címsort, hogy valaki kérheti, „De miért?” Igen, ha csak kibír egy LED az aljzatba, még többek között azt egy adott minta, a gyakorlati értéke ez nem minden hasznos információt nem hoz. De ha ugyanazt a LED-et a termosztát által vezérelt fűtőelemgel párhuzamosan csatlakoztatják, vizuálisan ellenőrizheti a teljes készülék működését. Néha egy ilyen jelzés lehetővé teszi, hogy megszabaduljon sok kis probléma és gond.
Amikor váltakozó feszültségen dolgozik, minden nem egyszerű. Az a tény, hogy a LED-et az előremenő feszültség mellett a fordított polaritás feszültség is befolyásolja, mivel a sinusoid minden félciklusa megváltoztatja jelét az ellenkező irányba. Ez a fordított feszültség nem világítja meg a LED-et, de nagyon gyorsan használhatatlanná válik. Ezért intézkedéseket kell hoznunk a "káros" feszültség elleni védelem érdekében.
Hálózati feszültség esetén a kiegyenlítő ellenállás kiszámítása a 310V feszültségérték alapján történik. Miért? Itt minden nagyon egyszerű: a 220V egy hatékony feszültség, az amplitúdó értéke 220 * 1.41 = 310V. Az amplitúdófeszültség a jelenlegi két (1,41) alkalommal gyökerezik, és ezt nem lehet elfelejteni. Itt van egy közvetlen és hátrameneti feszültség a LED-re. A 310B értéktől a kenési ellenállás ellenállását kell kiszámítani, és ez a feszültség csak a fordított polaritásból áll, hogy megvédje a LED-et.
Hogyan védheti a LED-et a hátrameneti feszültségtől?
Szinte minden LED esetében a fordított feszültség nem haladja meg a 20V-ot, mert senki nem akart nagyfeszültségű egyenirányítót tenni rájuk. Hogyan lehet megszabadulni egy ilyen átverésektől, hogyan védheti meg a LED-et e fordított feszültségtől?
Kiderül, hogy minden nagyon egyszerű. Az első módszer a szokásos egyenirányító dióda sorba kapcsolása a nagy fordított feszültségű (400V-nál alacsonyabb) LED-sel, például 1N4007 - fordított 1000V feszültséggel, 1A előremenő árammal. Ő az, aki nem fogja kihagyni a negatív polaritás magas feszültségét a LED-hez. Az ilyen védelmi rendszert az 1a.
A második módszer, nem kevésbé hatásos, egyszerűen a LED egy másik diódával történő elforgatásával, az ellenkező irányba kapcsolva, párhuzamosan, az 1b. Ily módon a védő diódának nem kell túl magas fordított feszültsége, elegendő bármilyen kis teljesítményű diódához, például a KD521-hez.
Ráadásul egyszerûen be- és kikapcsolható - két LED párhuzamosan: váltakozva kinyílik, maguk védik egymást, és mindkettõ fényt bocsát ki, amint az az 1c. Ábrán látható. Ez már a harmadik védelmi módszer. Mindhárom védelmi séma az 1. ábrán látható.
1. ábra Dióda védőáramkörök fordított feszültség ellen
A korlátozó ellenállás ellenállása ezen áramkörök 24KOm, hogy a jelenlegi feszültség 220 biztosít egy aktuális nagyságrendű 220/24 = 9,16mA, lehet kerekítve 9. Ezután a energia mennyiség csökken 9 ellenálláson * 9 * 24 = 1944mVt majdnem két watt. Ez annak ellenére is, hogy a LED-en átfolyó áram 9 mA-re korlátozódik. De egy maximális ellenállású ellenállás hosszú távú használata nem vezet semmi jóhoz: először fekete lesz, majd teljesen ég. Ennek elkerülése érdekében ajánlott két ellenállást sorba kapcsolni, amelyek mindegyike 12KΩ kapacitással 2W.
Ha 20 mA-es áramerősséget állít be, az ellenállás ereje még nagyobb lesz - 20 * 20 * 12 = 4800mW, majdnem 5W! Természetesen senki sem lesz képes megengedni magának ilyen kályhát a szoba fűtésére. Ez egy LED-en alapul, és mi van, ha van egy egész LED-es garland?
Kondenzátor - nem wattos ellenállás
Az 1a. Ábrán bemutatott áramkör a D1 védődiódával megszakítja a váltakozó feszültség negatív félciklusát, és így a lefojtó ellenállás teljesítménye felére csökken. De mégis, a hatalom továbbra is nagyon jelentős. Ezért egy ballasztkondenzátort gyakran használnak korlátozó ellenállásként. a jelenlegi nem korlátozza az ellenállást, de nem lesz hő. Nem véletlen, hogy gyakran a kondenzátort wattless ellenállásnak nevezik. Ezt az aktiválási módot a 2. ábrán mutatjuk be.
2. ábra: A LED bekapcsolása egy előtét kondenzátoron keresztül
Úgy tűnik, rendben van, még VD1 védődióda is van. De nincs két rész. Először is, a C1 kondenzátor az áramkör kikapcsolása után továbbra is töltött állapotban maradhat, és tárolhatja a töltést, amíg valaki a kezével lemerül. És ez, hisz nekem, egyszer majd meg fog történni. Az áramütés természetesen nem halálos, de érzékeny, váratlan és kellemetlen.
Ezért az ilyen hiba elkerülése érdekében ezeket a kikapcsolt kondenzátorokat egy 200 ... 1000Км ellenállással ellenáll ellenállással sodorja. Ugyanazt a védelmet a transzformátor nélküli tápegységekbe beépítik egy fojtó kondenzátorral, opto csatolókban és más áramkörökben. A 3. ábrán ezt az ellenállást R1 jelöli.
3. ábra A LED világítási hálózathoz való csatlakoztatásának diagramja
Az R1 ellenállás mellett az R2 ellenállás is megjelenik az áramkörön. Célja, hogy a feszültség alkalmazása során korlátozza a feszültség áramát a kondenzátoron keresztül, ami segít megvédeni nemcsak a diódákat, hanem magát a kondenzátort is. A gyakorlatból ismert, hogy ilyen ellenállás hiányában a kondenzátor néha leáll, kapacitása jóval kisebb, mint a névleges kapacitás. Mondanom sem kell, hogy a kondenzátornak legalább 400 V üzemi feszültségűnek kell lennie, vagy speciálisnak kell lennie 250V feszültségű váltóáramkörökben.
Az R2 ellenállásnak még fontosabb szerepe van: a kondenzátor meghibásodása esetén biztosítékként működik. Természetesen a LED-eket is ki kell cserélni, de legalább a csatlakozó vezetékek sértetlen maradnak. Tény, hogy ez az, ami a biztosíték bármely impulzusos tápegységben bekövetkezik. - a tranzisztorok égtek, és a nyomtatott áramköri kártya szinte érintetlen maradt.
A 3. ábrán bemutatott ábra csak egy LED-et mutat, bár valójában sorosan több darabra is csatlakoztatható. A védő dióda egyedül kezeli a feladatot, de a ballaszt kondenzátor kapacitása legalább hozzávetőlegesen, de ugyanolyan lesz.
Hogyan kell kiszámítani a kipattogtató kondenzátor kapacitását
A kímélő ellenállás ellenállásának kiszámításához a LED-nek a feszültségcsökkenést a tápfeszültségről kell levonni. Ha több LED-et sorolunk sorba, egyszerűen csak adjuk meg a feszültségüket, és vonjuk ki a tápfeszültséget. Ennek a feszültségmérlegnek és a szükséges áramnak az ismeretében az Ohm törvénye szerint nagyon egyszerű az ellenállás ellenállásának kiszámítása: R = (U-Ud) / I * 0,75.
Ahol U - tápfeszültség Ud - feszültségesés a LED (ha a LED-ek sorba vannak kötve, akkor Ud az összege a feszültség minden LED), I - áram segítségével a LED-ek, R - ellenállás a csillapító ellenállás. Itt, mint mindig, - az áramerősségű feszültség az áramerősségben, Ohm-ot eredményez, 0,75-ös együttható a megbízhatóság növelése érdekében. Ezt a képletet már a "Fénykibocsátó diódák használata" című cikkben idézik.
A különböző színű LED-ek közvetlen feszültségcsökkenésének mértéke eltérő. 20 mA-es áramnál a piros LED 1,6 ... 2,03V, sárga 2,1 ... 2,2V, zöld 2,2 ... 3,5V, kék 2,5 ... 3,7V. A legnagyobb feszültségcsökkenést fehér LED-ek biztosítják, amelyek széles spektruma 3,0 ... 3,7V. Nem nehéz megérteni, hogy e paraméter elterjedése igen széles.
Itt láthatók csak néhány típusú LED-ek feszültségcsökkenése, egyszerűen a színek által. Valójában ezek a színek sokkal nagyobbak, és a pontos érték csak egy adott LED-es műszaki dokumentációjában tanulható meg. De gyakran ez nem szükséges: elfogadható eredmény elérése a gyakorlatban, elegendő egy átlagos értéket helyettesíteni a képletben (általában 2V), persze, ha ez nem több száz LED-es koszorúja.
A kipattogtató kondenzátor kapacitásának kiszámításához a C = (4,45 * I) / (U-Ud) empirikus képletet alkalmazzuk,
ahol C a kondenzátor kapacitása microfaradokban, I a milliamperes áram, U pedig a hálózat csúcsfeszültsége volt. Három, sorozathoz csatlakoztatott fehér LED-ek láncolatának használata esetén, melynek értéke 12 V, U, a hálózat amplitúdója 310 V, az áramerősség korlátozása 20 mA-nél, kapacitást igényel
C = (4,45 * I) / (U-Ud) = C = (4,45 * 20) / (310-12) = 0,29865 μf, majdnem 0,3 μF.
A legközelebbi standard kondenzátor kapacitás értéke 0,15μF, ezért ebben az áramkörben két párhuzamos kondenzátort kell használni. Itt kell megjegyzést tenni: a képlet csak az 50 Hz-es feszültségű frekvenciára érvényes. Más frekvenciák esetén az eredmények helytelenek.
Először ellenőrizni kell a kondenzátort
A kondenzátor használata előtt ellenőrizni kell. Először is egyszerűen csatlakoztassuk a 220V-os hálózathoz, lehetőleg 3 ... 5A-es biztosítékkal, és 15 perc múlva ellenőrizzük a tapintást, de van-e észrevehető fűtés? Ha a kondenzátor hideg, akkor használható. Ellenkező esetben feltétlenül vegyen be egy másikat, és előzetesen ellenőrizze. Végtére is, a 220V már nem 12, minden egy kicsit más!
Ha ez a teszt sikeres, akkor a kondenzátor nem melegszik fel, akkor ellenőrizheti, hogy van-e hiba a számításokban, függetlenül attól, hogy a kondenzátor kondenzátor. Ehhez a kondenzátort az előző esethez hasonlóan be kell kapcsolni a hálózathoz, csak ampermérőn keresztül. Természetesen az ampermérő váltakozó áramnak kell lennie.
Ez egy emlékeztető, hogy nem minden modern digitális multiméter képes megmérni a váltakozó áramot: az egyszerű olcsó eszközök például nagyon népszerűek a DT838 sorozatú rádióamatőrök számára. képesek mérni csak az egyenáramot, amelyet egy ilyen ampermérő jelez, amikor a váltakozó áram mérését nem ismerik senkinek. Valószínűleg ez lesz a fa ára vagy a Hold hőmérséklete, de nem a kondenzátoron keresztül áramot.
Kapcsolók világítással
Itt a LED-ek világító hálózatba való bekapcsolására, a háttérvilágítással rendelkező kapcsolókra való összpontosítással foglalkozhat. Ha egy ilyen kapcsolót szétszerelnek, akkor megállapítható, hogy nincs benne védődióda. Tehát mi, mindez, amit csak fent írtunk - értelmetlen? Egyáltalán nem, csak gondosan meg kell nézni a lekapcsolt kapcsolót, pontosabban az ellenállás névleges értékét. Általában névleges értéke nem kevesebb, mint 200K, még egy kicsit nagyobb is lehet. Ebben az esetben nyilvánvaló, hogy az áram a LED-en keresztül körülbelül 1 mA-re korlátozódik. A kapcsoló áramköre megvilágítással a 4. ábrán látható.
4. ábra A kapcsoló LED-es LED megvilágítással történő csatlakoztatásának diagramja
Itt egyetlen ellenállás egyszerre több "nyúlat" ölt meg. Természetesen az áram a LED-en keresztül kicsi lesz, enyhén felmelegszik, de elég fényes ahhoz, hogy megnézze ezt a ragyogást a sötét éjszakában a szobában. De a nappali fényben ez a fény nem szükséges! Tehát hagyja magát észrevétlenül ragyogni.
Ugyanakkor a hátrameneti áram, ami annyira gyenge, hogy semmilyen módon nem égeti meg a LED-et, gyenge. Ezért pontosan egy védelmi diódát takarít meg, amelyet fent leírtunk. Milliók, és talán milliárdok kiadásával évekbe kapcsol, sok pénzt takarítanak meg.
Úgy tűnik, hogy a LED-ekről szóló cikkek olvasása után minden használatukkal kapcsolatos kérdés világos és érthető. De sok más finomsággal és árnyalattal rendelkezik a különböző áramkörök LED-jeinek bekapcsolásakor. Például párhuzamos és soros kapcsolat, vagy más módon jó és rossz rendszerek.
Néha több tucat LED-et akarok gyűjteni, de hogyan kell kiszámítani? Hány LED-et sorolhat fel, ha 12 vagy 24 voltos tápegység van? Ezeket és egyéb kérdéseket a következő cikkben tárgyaljuk, amelyet "Jó és rossz LED kapcsolási áramköröknek" fogunk nevezni.