Bagaimana untuk menyambungkan LED ke rangkaian pencahayaan

Selepas membaca tajuk ini, seseorang mungkin bertanya, "Mengapa?" Ya, jika anda tetap melekat LED walaupun ia dipasang mengikut pola tertentu, ia tidak mempunyai nilai praktikal, ia tidak akan membawa apa-apa maklumat yang berguna. Tetapi jika anda menyambung LED yang sama selari dengan elemen pemanasan yang dikawal oleh pengawal selia suhu, anda boleh mengawal operasi keseluruhan peranti secara visual. Kadangkala petunjuk ini membolehkan anda menyingkirkan banyak masalah kecil dan masalah.

Berdasarkan apa yang telah dikatakan mengenai menghidupkan LED dalam artikel sebelumnya, tugas itu seolah-olah remeh: hanya tetapkan perintang yang mengehadkan nilai yang dikehendaki, dan masalah itu diselesaikan. Tetapi semua ini baik, jika anda memberi makan LED dengan voltan malar yang diperbetulkan: kerana mereka menyambungkan LED ke arah hadapan, ia kekal.

Apabila bekerja pada voltan berselang, semuanya tidak begitu mudah. Faktanya ialah, sebagai tambahan kepada voltan terus, LED juga akan terjejas oleh voltan polar yang terbalik, kerana setiap separuh kitaran sinusoid mengubah tanda yang sebaliknya. Voltan terbalik ini tidak akan menerangi LED, tetapi ia boleh menjadi tidak dapat digunakan dengan cepat. Oleh itu, adalah perlu mengambil langkah-langkah untuk melindungi daripada voltan "berbahaya" ini.

Dalam hal voltan sesalur, pengiraan pelindapkejutan pelindap itu harus berdasarkan voltan 310V. Mengapa? Semuanya sangat mudah di sini: 220V adalah voltan semasa, nilai amplitud ialah 220 * 1.41 = 310V. Voltan amplitud pada akar dua (1.41) kali lebih besar daripada semasa, dan ini tidak boleh dilupakan. Berikut adalah voltan ke hadapan dan terbalik yang diterapkan kepada LED. Ia adalah dari nilai 310V bahawa rintangan penghancur pelindapkejutan perlu dikira, dan ia adalah dari voltan ini, hanya dari polariti terbalik, bahawa LED dilindungi.

Bagaimana untuk melindungi LED dari voltan terbalik

Untuk hampir semua LED, voltan terbalik tidak melebihi 20V, kerana tiada siapa yang akan membuat penerus voltan tinggi pada mereka. Bagaimana untuk menghilangkan kemalangan seperti itu, bagaimana untuk melindungi LED dari voltan terbalik ini?

Ternyata semuanya sangat mudah. Cara pertama ialah menghidupkan yang biasa dengan LED diod penerus dengan voltan terbalik tinggi (tidak lebih rendah daripada 400V), contohnya, 1N4007 - voltan terbalik 1000V, 1A semasa ke hadapan. Ia adalah orang yang tidak akan terlepas voltan tinggi polariti negatif kepada LED. Skim perlindungan sedemikian ditunjukkan dalam Rajah.1a.

Kaedah kedua, tidak kurang berkesan, semata-mata untuk menghancurkan LED dengan satu lagi dioda, dihidupkan selari balas, Rajah.1b. Dengan kaedah ini, diod pelindung tidak perlu mempunyai voltan terbalik tinggi, mana-mana diod kuasa rendah, sebagai contoh, KD521, cukup.

Selain itu, anda hanya boleh menghidupkan sebaliknya - secara selari, dua LED: membuka satu demi satu, mereka sendiri akan melindungi satu sama lain, dan kedua-duanya akan memancarkan cahaya, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1c. Ini sudah ternyata kaedah perlindungan ketiga. Kesemua tiga skim perlindungan ditunjukkan dalam Rajah 1.

Rajah 1. Perlindungan litar LED terhadap voltan terbalik

Perintang yang mengehadkan dalam litar ini mempunyai rintangan 24KΩ, yang, dengan voltan operasi 220V, memberikan arus perintah 220/24 = 9.16mA, boleh dibulatkan ke 9. Kemudian, kuasa penghancur pelindapkejutan akan menjadi 9 * 9 * 24 = 1944mW, hampir dua watt. Ini walaupun hakikat bahawa semasa melalui LED adalah terhad kepada 9mA. Tetapi penggunaan perintang yang berpanjangan pada kuasa maksimum tidak akan membawa kepada apa-apa yang baik: pertama ia akan menjadi hitam dan kemudian sepenuhnya terbakar. Untuk mengelakkan ini, disyorkan untuk meletakkan siri dua perintang 12Kohm dengan kuasa 2W setiap satu.

Jika anda menetapkan paras semasa ke 20mA, maka kuasa perintang akan lebih banyak - 20 * 20 * 12 = 4800mW, hampir 5W! Secara semulajadi, tidak ada sesiapa yang dapat membeli dapur kuasa untuk pemanasan ruang. Ini berdasarkan satu LED, tetapi bagaimana jika ada keseluruhannya Garland LED?

Capacitor - Rintangan Wattless

Litar yang ditunjukkan dalam Rajah 1a, diod pelindung D1 "memotong" kitaran separuh negatif voltan berselang, oleh itu kuasa perintang pelindapkejutan adalah separuh. Tetapi, semua yang sama, kuasa kekal sangat penting. Oleh itu, selalunya sebagai penghalang yang mengehadkan kapasitor balast: dia akan mengehadkan semasa tidak lebih buruk daripada perintang, tetapi dia tidak akan melepaskan haba. Lagipun, bukan untuk apa-apa yang kapasitor sering dipanggil rintangan percuma. Kaedah pensuisan ini ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 2. Rajah untuk menghidupkan LED melalui kapasitor balast

Semuanya nampaknya baik-baik saja di sini, walaupun ada diod protektif VD1. Tetapi dua butiran tidak disediakan. Pertama, kapasitor C1 selepas mematikan litar boleh kekal dalam keadaan yang dikenakan dan menyimpan caj itu sehingga seseorang melepaskannya dengan tangan mereka sendiri. Dan ini, percayalah, pasti akan berlaku suatu hari nanti. Kejutan elektrik tentu saja tidak membawa maut, tetapi agak sensitif, tidak dijangka dan tidak menyenangkan.

Oleh itu, untuk mengelakkan gangguan seperti itu, kapasitor pelindapkejutan ini dihancurkan oleh perintang dengan rintangan 200 ... 1000K. Perlindungan yang sama dipasang dalam bekalan kuasa tanpa transformer dengan kapasitor pelindapkejutan, optocouplers dan beberapa litar lain. Dalam Rajah 3, perintang ini ditetapkan sebagai R1.

Rajah 3. Rangkaian sambungan LED ke rangkaian pencahayaan

Selain perintang R1, perintang R2 juga muncul di litar. Tujuannya adalah untuk menghadkan aliran masuk semasa melalui kapasitor apabila voltan digunakan, yang membantu melindungi bukan sahaja diod, tetapi kapasitor itu sendiri. Adalah diketahui dari amalan bahawa jika tiada resistor sedemikian, kapasitor kadang-kadang memecahkan, kapasitinya menjadi kurang dari nominal. Tidak perlu dikatakan, kapasitor mesti seramik untuk voltan operasi sekurang-kurangnya 400V atau khas untuk operasi dalam litar AC untuk voltan 250V.

Satu lagi peranan penting diberikan kepada perintang R2: sekiranya pecahan kapasitor, ia berfungsi sebagai fius. Sudah tentu, LED juga perlu diganti, tetapi sekurang-kurangnya wayar penghubung akan tetap utuh. Malah, inilah cara kerja sekering apa-apa bekalan kuasa pensuisan, - transistor terbakar, dan papan litar kekal hampir tidak disentuh.

Dalam rajah yang ditunjukkan dalam Rajah 3, hanya satu LED yang ditunjukkan, walaupun sesetengahnya boleh dihidupkan secara berurutan. Diod pelindung sepenuhnya akan menampung tugasnya sahaja, tetapi kapasiti kapasitor ballast perlu dikira, sekurang-kurangnya kira-kira, tetapi masih.

Bagaimana mengira kapasiti kapasitor pelindapkejutan

Untuk mengira rintangan penghancur pelindapkejutan, adalah perlu untuk menolak penurunan voltan pada LED dari voltan bekalan. Jika beberapa LED disambungkan secara siri, maka hanya tambah tegasan mereka, dan juga tolak daripada voltan bekalan. Mengetahui voltan residu dan arus yang diperlukan, mengikut undang-undang Ohm, sangat mudah untuk mengira rintangan perintang: R = (U-Ud) / I * 0.75.

Di sini U adalah voltan bekalan, Ud adalah kejatuhan voltan merentasi LED (jika LED disambungkan secara siri, maka Ud adalah jumlah kejatuhan voltan merentas semua LED), Saya adalah arus melalui LED, R adalah rintangan perintang pelindapkejutan. Di sini, seperti biasa, adalah voltan di Volts, semasa di Amperes, hasilnya dalam Ohms, 0.75 adalah pekali untuk meningkatkan kebolehpercayaan. Formula ini telah diberikan dalam artikel ini. "Mengenai penggunaan LED".

Besarnya penurunan voltan langsung untuk LED warna yang berbeza adalah berbeza. Pada arus 20mA, LED merah adalah 1.6 ... 2.03V, kuning 2.1 ... 2.2V, hijau 2.2 ... 3.5V, biru 2.5 ... 3.7V. LED putih mempunyai penurunan voltan tertinggi, mempunyai spektrum pelepasan yang luas 3.0 ... 3.7V.Adalah mudah untuk melihat bahawa penyebaran parameter ini cukup luas.

Berikut adalah kejatuhan voltan hanya beberapa jenis LED, hanya dengan warna. Sebenarnya, terdapat lebih banyak warna ini, dan nilai yang tepat hanya boleh didapati dalam dokumentasi teknikal untuk LED khusus. Tetapi selalunya ini tidak diperlukan: untuk mendapatkan hasil yang boleh diterima untuk amalan, sudah cukup untuk menggantikan nilai purata (biasanya 2V) dalam formula, sudah tentu, jika ini bukanlah garland beratus-ratus LED.

Untuk mengira kapasiti kapasitor pelindapkejutan, formula empirikal C = (4.45 * I) / (U-Ud) digunakan

di mana C adalah kapasitansi kapasitor di microfarads, saya adalah semasa dalam milliamperes, U ialah voltan rangkaian amplitud dalam volt. Apabila menggunakan rangkaian tiga LED putih bersambung siri, Ud kira-kira kira-kira 12V, U ialah amplitud voltan utama 310V, sebuah kapasitor dengan kapasiti 20mA diperlukan untuk menghadkan arus

C = (4.45 * I) / (U-Ud) = C = (4.45 * 20) / (310-12) = 0.29865 μF, hampir 0.3 μF.

Nilai piawai terdekat bagi kapasitor adalah 0.15 μF, oleh itu, untuk digunakan dalam litar ini, perlu menggunakan dua kapasitor yang bersambung selari. Di sini adalah perlu untuk membuat kenyataan: formula itu sah hanya untuk kekerapan voltan selangar 50 Hz. Untuk frekuensi lain, hasilnya tidak betul.

Kapasitor mesti terlebih dahulu diperiksa

Sebelum menggunakan kapasitor, ia mesti diperiksa. Untuk pemula, hanya pasang 220V, lebih baik melalui sekering 3 ... 5A, dan selepas 15 minit periksa untuk sentuhan, tetapi ada pemanasan yang ketara? Jika kapasitor sejuk, maka anda boleh menggunakannya. Jika tidak, pastikan anda mengambil yang lain, dan juga pra-memeriksa. Lagipun, semua yang sama, 220V tidak lagi 12, di sini semuanya agak berbeza!

Sekiranya ujian ini berjaya, kapasitor tidak panas, maka anda boleh menyemak sama ada ralat dalam pengiraan, sama ada kapasitor mempunyai kapasiti yang sama. Untuk melakukan ini, hidupkan kapasitor seperti dalam kes sebelumnya dalam rangkaian, hanya melalui ammeter. Sememangnya, ammeter itu harus AC.

Ini adalah peringatan bahawa tidak semua multimeter digital moden boleh mengukur arus bolak: alat mudah, murah, misalnya, sangat popular dengan amatur radio Siri DT838dapat mengukur hanya arus langsung, yang ammeter sedemikian akan ditunjukkan ketika mengukur arus AC tidak diketahui siapa pun. Kemungkinan besar ia akan menjadi harga kayu bakar atau suhu di bulan, tetapi bukannya arus bergantian melalui kapasitor.

Jika arus yang diukur hampir sama seperti yang ternyata dalam pengiraan mengikut formula, maka anda boleh menyambungkan LED dengan selamat. Jika bukan 20 yang diharapkan ... 30 mA ternyata 2 ... 3A, maka di sini, sama ada kesilapan dalam pengiraan, atau penanda kapasitor dibaca secara tidak betul.

Suis bercahaya

Di sini anda boleh memberi tumpuan kepada cara lain untuk menghidupkan LED dalam rangkaian lampu yang digunakan dalam suis lampu latar. Sekiranya suis itu disassembled, maka anda boleh mendapati bahawa tiada diod perlindungan di sana. Jadi, semua yang ditulis sedikit lebih tinggi adalah karut? Tidak sama sekali, anda hanya perlu berhati-hati melihat suis disassembled, lebih tepat nilai perintang. Sebagai peraturan, nilai mukanya tidak kurang daripada 200K, mungkin lebih sedikit lagi. Pada masa yang sama, jelas bahawa arus melalui LED akan terhad kepada kira-kira 1 mA. Gambar rajah litar belakang ditunjukkan dalam Rajah 4.

Rajah 4. Rajah sambungan LED dalam suis lampu belakang

Di sini beberapa penentang dibunuh dengan satu perintang. Sudah tentu, semasa melalui LED akan menjadi kecil, ia akan bercahaya lemah, tetapi agak cerah untuk melihat cahaya ini pada malam yang gelap di dalam bilik. Tetapi pada waktu petang, cahaya ini tidak diperlukan sama sekali! Oleh itu, biarkan diri anda bersinar tidak dapat dilihat.

Dalam kes ini, arus terbalik akan lemah, jadi lemah yang tidak dapat dibakar oleh LED. Oleh itu penjimatan pada satu tepat diod pelindung, yang diterangkan di atas. Dengan pembebasan berjuta-juta, atau mungkin berbilion-bilion, pemutus litar setiap tahun, penjimatannya agak besar.

Nampaknya selepas membaca artikel mengenai LED, semua soalan tentang aplikasi mereka jelas dan difahami. Tetapi masih terdapat banyak perihal dan nuansa ketika memasukkan LED dalam pelbagai litar. Sebagai contoh, sambungan selari dan siri atau, dengan cara lain, litar yang baik dan buruk.

Kadang-kadang anda mahu mengumpul kalungan beberapa lusin LED, tetapi bagaimana untuk mengira ia? Berapa banyak LED boleh disambung secara siri jika terdapat unit bekalan kuasa dengan voltan 12 atau 24V? Isu-isu ini dan lain-lain akan dipertimbangkan dalam artikel seterusnya, yang akan kita panggil "Litar beralih LED yang baik dan buruk".

Boris Aladyshkin