Kategorijas: Praktiskā elektronika, Gaismas avoti, Viss par gaismas diodēm, Kā tas darbojas
Skatījumu skaits: 440310
Komentāri par rakstu: 52
Kā ir LED lampas
Raksts runā par LED lampu dizainu. Tiek ņemtas vērā vairākas atšķirīgas sarežģītības shēmas un sniegti ieteikumi LED gaismas avotu neatkarīgai ražošanai, kas savienoti ar 220 V tīklu.
Enerģijas taupīšanas spuldžu priekšrocības
Enerģijas taupīšanas spuldžu priekšrocības ir plaši zināmas. Pirmkārt, tas faktiski ir zems enerģijas patēriņš, turklāt augsta uzticamība. Pašlaik visizplatītākās dienasgaismas spuldzes. Tāda lampa enerģijas patēriņš 20 vati, dod tādu pašu apgaismojumu kā simts vatu kvēlspuldze. Ir viegli aprēķināt, ka enerģijas ietaupījums ir piecas reizes.
Nesen ražošanā tiek apgūtas LED lampas. Efektivitātes un izturības rādītāji ir daudz augstāki nekā dienasgaismas spuldzēm. Šajā gadījumā elektrība tiek patērēta desmit reizes mazāk nekā kvēlspuldzes. LED lampu izturība var sasniegt 50 un vairāk tūkstošus stundu.
Jaunās paaudzes gaismas avoti, protams, ir dārgāki nekā vienkāršas kvēlspuldzes, taču tās patērē ievērojami mazāk enerģijas un ir palielinātas izturības. Pēdējie divi indikatori ir izstrādāti, lai kompensētu jauna veida lampu augstās izmaksas.
LED lampu praktiskās shēmas
Kā pirmo piemēru mēs varam apsvērt uzņēmuma "SEA Electronics" izstrādāto LED lampas ierīci, izmantojot specializētas mikroshēmas. Šāda luktura elektriskā ķēde ir parādīta 1. attēlā.
1. attēls. Uzņēmuma "SEA Electronics" LED lampas shēma
Pirms desmit gadiem gaismas diodes varēja izmantot tikai kā indikatorus: gaismas intensitāte nebija lielāka par 1,5 ... 2 mikrochandelēm. Tagad ir parādījušās īpaši spilgtas gaismas diodes, kurās starojuma jauda sasniedz vairākus desmitus kandeļu.
Izmantojot lieljaudas gaismas diodes kopā ar pusvadītāju pārveidotājiem, kļuva iespējams radīt gaismas avotus, kas iztur konkurenci ar kvēlspuldzēm. Līdzīgs pārveidotājs ir parādīts 1. attēlā. Ķēde ir diezgan vienkārša un satur nelielu daļu detaļu. Tas tiek panākts, izmantojot specializētas mikroshēmas.
Pirmā IC1 BP5041 mikroshēma ir maiņstrāvas / līdzstrāvas pārveidotājs. Tā struktūras shēma ir parādīta 2. attēlā.
2. attēls. BP5041 blokshēma.
Mikroshēma tiek izgatavota SIP tipa gadījumā, kas parādīts 3. attēlā.
3. attēls
Pārveidotājs, kas pievienots 220 V apgaismojuma tīklam, nodrošina 5 V izejas spriegumu ar strāvu apmēram 100 miliampāri. Savienojums ar tīklu notiek ar taisngrieža palīdzību, kas izgatavots uz diodes D1 (principā ir iespējams izmantot taisngrieža tilta shēmu) un kondensatora C3. Rezistors R1 un kondensators C2 novērš impulsa troksni. Skatīt arī - Kā savienot LED lampu ar 220 V tīklu.
Visa ierīce ir aizsargāta ar F1 drošinātāju, kura nominālais vērtējums nedrīkst pārsniegt diagrammā norādīto. Kondensators C3 ir paredzēts, lai izlīdzinātu pārveidotāja izejas spriegumu. Jāatzīmē, ka izejas spriegumam nav galvaniskas izolācijas no tīkla, kas šajā shēmā ir pilnīgi nevajadzīgs, bet tam ir nepieciešama īpaša piesardzība un drošības noteikumu ievērošana ražošanas un nodošanas ekspluatācijā laikā.
Kondensatoriem C3 un C2 jābūt vismaz ar darba spriegumu 450 V. Kondensatoriem C2 jābūt plēvēm vai keramikai. Rezistoram R1 var būt pretestība diapazonā no 10 ... 20 omiem, kas ir pietiekami normālai pārveidotāja darbībai.
Šī pārveidotāja izmantošana novērš nepieciešamību pēc pakāpiena transformatora, kas ievērojami samazina ierīces vispārējos izmērus.
BP5041 mikroshēmas atšķirīga iezīme ir iebūvēta induktora klātbūtne, kā parādīts 2. attēlā, kas samazina pievienojumu skaitu un shēmas plates kopējo izmēru.
Kā diode D1 ir piemērota jebkura diode, kuras reversais spriegums ir vismaz 800 V un taisngrieža strāva ir vismaz 500 mA. Plaši izplatītā importa diode 1N4007 pilnībā atbilst šādiem nosacījumiem. pie taisngrieža ieejas ir uzstādīts FNR-10K391 tipa varistors VAR1. Tās mērķis ir aizsargāt visu ierīci no impulsu trokšņiem un statiskās elektrības.
Otrā IC mikroshēma, tips HV9910, ir PWM strāvas stabilizators īpaši spilgtām gaismas diodēm. Izmantojot ārēju MOSFET tranzistoru, strāvu var iestatīt diapazonā no dažiem miliampiem līdz 1A. Šo strāvu iestata rezistors R3 atgriezeniskās saites ķēdē. Mikroshēma ir pieejama SO-8 (LG) un SO-16 (NG). Tās izskats ir parādīts 4. attēlā, bet 5. attēlā - blokshēma.
4. attēls. Čips HV9910.
5. attēls. HV9910 mikroshēmas blokshēma.
Izmantojot rezistoru R2, iekšējā oscilatora frekvenci var variēt diapazonā no 20 līdz 120 KHz. Ar shēmā norādīto rezistora R2 pretestību tas būs aptuveni 50 KHz.
Induktors L1 ir paredzēts enerģijas uzkrāšanai, kamēr tranzistors VT1 ir atvērts. Kad tranzistors aizveras, induktorā uzkrātā enerģija caur ātrgaitas Schottky diodi D2 tiek pārsūtīta uz gaismas diodēm D3 ... D6.
Ir pienācis laiks atcerēties pašinvestīciju un Lenca likumu. Saskaņā ar šo noteikumu indukcijas strāvai vienmēr ir tāds virziens, ka tā magnētiskā plūsma kompensē izmaiņas ārējā magnētiskajā plūsmā, kas (izmaiņas) izraisīja šo strāvu. Tāpēc pašindukcijas EML virzienam ir virziens, kas ir pretējs enerģijas avota EML virzienam. Tāpēc gaismas diodes tiek ieslēgtas pretējā virzienā attiecībā pret barošanas spriegumu (IC2 1. tapa, diagrammā norādīta kā VIN). Tādējādi gaismas diodes izstaro gaismu pašindukcijas spoles L1 EML dēļ.
Šajā dizainā tiek izmantoti 4 TWW9600 tipa superbright LED, kaut arī ir pilnīgi iespējams izmantot cita veida LED, ko ražo citi uzņēmumi.
Lai kontrolētu mikroshēmā esošo gaismas diožu spilgtumu, ir ieeja PWM_D, PWM - modulācija no ārēja ģeneratora. Šajā shēmā šāda funkcija netiek izmantota.
Ja jūs pats izgatavojat šādu LED lampu, jums jāizmanto korpuss ar E27 izmēra skrūves pamatni no neizmantojamas enerģijas taupīšanas lampas ar vismaz 20 vatu jaudu. Struktūras izskats ir parādīts 6. attēlā.
6. attēls. Pašdarināts LED lukturis.
Lai gan aprakstītā shēma ir diezgan vienkārša, to ne vienmēr var ieteikt pašražošanai: vai nu jūs nevarēsit iegādāties shēmā norādītās detaļas, vai arī nepietiekama montētāja kvalifikācija. Daži var vienkārši nobīties: “Ko darīt, ja man neizdosies?”. Šādām situācijām varat piedāvāt vairākas vienkāršākas iespējas gan shēmās, gan detaļu iegādē.
Vienkārša LED mājas lampa
Vienkāršāka LED lampas shēma ir parādīta 7. attēlā.
7. attēls
Šī diagramma parāda, ka gaismas diožu darbināšanai tiek izmantots tilta taisngriezis ar kapacitīvu balastu, kas ierobežo izejas strāvu. Šādi barošanas avoti ir ekonomiski un vienkārši, nebaidās no īssavienojumiem, to izejas strāvu ierobežo kondensatora kapacitāte. Šādus taisngrieži bieži sauc par strāvas stabilizatoriem.
Kapacitīvā balasta lomu ķēdē veic kondensators C1. Ar 0,47 μF ietilpību kondensatora darba spriegumam jābūt vismaz 630 V. Tā jauda ir izstrādāta tā, lai strāva caur gaismas diodēm būtu aptuveni 20 mA, kas ir optimāla gaismas diožu vērtība.
Tilta izlīdzinātā sprieguma pulsāciju izlīdzina elektrolītiskais kondensators C2. Lai ierobežotu uzlādes strāvu ieslēgšanas laikā, tiek izmantots rezistors R1, kas arī kalpo kā drošinātājs ārkārtas situācijās.Rezistori R2 un R3 ir paredzēti kondensatoru C1 un C2 izlādei pēc ierīces atvienošanas no tīkla.
Lai samazinātu izmērus, kondensatora C2 darba spriegums tika izvēlēts tikai 100 V. Ja vismaz vienam no gaismas diodēm sabojājas (izdegusi), kondensators C2 tiks uzlādēts ar spriegumu 310 V, kas neizbēgami izraisīs tā eksploziju. Lai aizsargātu pret šo situāciju, šo kondensatoru manevrē Zener diodes VD2, VD3. To stabilizācijas spriegumu var noteikt šādi.
Pie nominālās strāvas caur LED 20 mA atkarībā no veida tiek radīts sprieguma kritums 3,2 ... 3,8 V robežās (līdzīgs īpašums dažos gadījumos ļauj izmantot gaismas diodes kā Zener diodes). Tāpēc ir viegli aprēķināt, ka, ja ķēdē tiek izmantoti 20 gaismas diodes, tad sprieguma kritums pāri tām būs 65 ... 75 V. Tieši šajā līmenī tiks ierobežots spriegums visā kondensatorā C2.
Zener diodes jāizvēlas tā, lai kopējais stabilizācijas spriegums būtu nedaudz lielāks par sprieguma kritumu pāri gaismas diodēm. Šajā gadījumā normālas darbības laikā zener diodes tiks aizvērtas un neietekmēs shēmas darbību. Ķēdē norādītajām 1N4754A zener diodēm ir 39 V stabilizācijas spriegums, un virknē savienotas - 78 V.
Ja vismaz viens no gaismas diodēm sabojājas, tiek atvērtas zeneru diodes un kondensatora C2 spriegums tiek stabilizēts pie 78 V, kas ir skaidri zemāks par kondensatora C2 darba spriegumu, tāpēc sprādziena nebūs.
Pašmāju LED lampas dizains ir parādīts 8. attēlā. Kā redzams attēlā, tas ir samontēts korpusā no nelietojamas enerģijas taupīšanas lampas ar E-27 pamatni.
8. attēls
Iespiestā shēma, uz kuras ir novietotas visas detaļas, ir izgatavota no folijas stikla šķiedras jebkurā no mājās pieejamajiem veidiem. Lai uzstādītu gaismas diodes, uz tāfeles tika urbti 0,8 mm diametra caurumi, bet pārējām detaļām - 1,0 mm. Shēmas plates rasējums ir parādīts 9. attēlā.
9. attēls. Iespiestā shēma un uz tā esošo daļu atrašanās vieta.
Daļu atrašanās vieta uz tāfeles ir parādīta 9.c attēlā. Visas detaļas, izņemot gaismas diodes, ir uzstādītas tāfeles pusē, kur nav iespiestu celiņu. Tajā pašā pusē ir uzstādīts arī džemperis, kas arī parādīts attēlā.
Pēc visu detaļu uzstādīšanas folijas pusē ir uzstādīti gaismas diodes. Gaismas diožu uzstādīšana jāsāk no tāfeles vidus, pakāpeniski pārejot uz perifēriju. Gaismas diodes ir jāaizzīmogo virknē, tas ir, viena gaismas diodes pozitīvais spailis ir savienots ar otra negatīvo spaili.
Gaismas diodes diametrs var būt jebkurš no 3 līdz 10 mm. Šajā gadījumā gaismas diožu secinājumi jāatstāj vismaz 5 mm gari no tāfeles. Pretējā gadījumā lodēšanas laikā gaismas diodes var vienkārši pārkarst. Lodēšanas ilgums, kā ieteikts visās rokasgrāmatās, nedrīkst pārsniegt 3 sekundes.
Pēc dēļa salikšanas un noregulēšanas tā secinājumi jāpielīmē pie pamatnes, un pati plāksne ir ievietota korpusā. Papildus norādītajam gadījumam ir iespējams izmantot vairāk miniatūru lietu, tomēr būs jāsamazina iespiedshēmas plates izmērs, neaizmirstot par kondensatoru C1 un C2 izmēriem.
Skatīt arī: LED lampu remonta vēsture
Vienkāršākais LED lampu dizains
Šāda shēma ir parādīta 10. attēlā.
10. attēls. Vienkāršākais LED lampu dizains.
Ķēdē ir minimālais detaļu skaits: tikai 2 gaismas diodes un rūdīšanas rezistors. Diagramma parāda, ka gaismas diodes tiek ieslēgtas paralēli - paralēli. Ar šo iekļaušanu katrs no tiem aizsargā otru no reversā sprieguma, kas ir mazs gaismas diodēm, un tīkla spriegums skaidri to nevar izturēt. Turklāt šāda divkārša iekļaušana palielina LED lampas mirgošanas frekvenci līdz 100 Hz, kas acij nebūs pamanāma un neradīs redzi. Pietiek šeit atgādināt, kā, lai ietaupītu naudu, parastās kvēlspuldzes tika savienotas caur diodi, piemēram, ieejās. Viņi ļoti nepatīkami rīkojās pēc redzes.
Ja divi gaismas diodes nav pieejami, tad vienu no tiem var aizstāt ar parasto taisngrieža diodi, kas pasargās izstarojošo diodi no tīkla reversā sprieguma. Tās iekļaušanas virzienam jābūt tādam pašam kā trūkstošās gaismas diodes virzienam. Ar šo iekļaušanu gaismas diodes mirgošanas frekvence būs 25 Hz, kas būs pamanāma acij, kā jau aprakstīts iepriekš.
Lai ierobežotu strāvu caur gaismas diodēm 20 mA līmenī, rezistoram R1 jābūt ar pretestību diapazonā no 10 līdz 11 KOhm. Tajā pašā laikā tā jaudai jābūt vismaz 5 vati. Lai samazinātu apkuri, to var veidot no vairākiem, labākajiem visiem trim, 2 W rezistoriem.
Gaismas diodes var izmantot tāpat kā tās, kas minētas iepriekšējās shēmās vai kuras var iegādāties. Pērkot, jums precīzi jāzina LED gaisma, lai noteiktu tā nominālo līdzstrāvu. Balstoties uz šīs strāvas lielumu, tiek izvēlēta rezistora R1 pretestība.
Pēc šīs shēmas saliktā luktura dizains maz atšķiras no diviem iepriekšējiem: to var izgatavot arī korpusā no nelietojamas enerģijas taupīšanas dienasgaismas spuldzes. Ķēdes vienkāršība nenozīmē pat iespiedshēmas plates klātbūtni: detaļas var savienot, montējot pie sienas, tāpēc, kā saka, šādos gadījumos dizains ir patvaļīgs.
Skatīt arī vietnē i.electricianexp.com
: