Категорије: Практична електроника, Извори светлости, Све о ЛЕД-има, Како то функционише?
Број прегледа: 440310
Коментари на чланак: 52
Како су ЛЕД лампе
У чланку се говори о дизајну ЛЕД сијалица. Размотрено је неколико шема различите сложености и дате су препоруке за самосталну производњу ЛЕД извора који су повезани на 220 В мрежу.
Предности енергетски штедних сијалица
Предности енергетских уштеда су широко познате. Прије свега, то је заправо мала потрошња енергије, а уз то велика поузданост. Тренутно су најраспрострањеније флуоресцентне сијалице. Таква лампа потрошња енергије 20 вата, даје исто осветљење као жаруља са жарном силом од сто вати. Лако је израчунати да су уштеде енергије пет пута.
У последње време ЛЕД лампе се савладају у производњи. Показатељи ефикасности и трајности су много већи него код флуоресцентних сијалица. У овом случају електричне енергије се троши десет пута мање него жаруље са жарном нити. Трајност ЛЕД сијалица може достићи 50 или више хиљада сати.
Извори светлости нове генерације су, наравно, скупљи од једноставних сијалица са жарном нити, али троше знатно мање снаге и имају повећану издржљивост. Последња два индикатора су дизајнирана да надокнаде високу цену нових врста сијалица.
Практични склопови ЛЕД сијалица
Као први пример можемо узети уређај ЛЕД лампе који је развила компанија „СЕА Елецтроницс“ користећи специјализоване микро-склопове. Електрични круг такве лампе приказан је на слици 1.
Слика 1. Шема ЛЕД лампе компаније "СЕА Елецтроницс"
Пре десет година, ЛЕД диоде су се могле користити само као индикатори: интензитет светлости није био већи од 1,5 ... 2 микрокандела. Сада су се појавиле супер свијетле ЛЕД диоде у којима снага зрачења достиже неколико десетина кандела.
Када се користе ЛЕД велике снаге у комбинацији са полуводичким претварачима, постало је могуће стварање извора светлости који могу да издрже конкуренцију са лампама са жарном нити. Сличан претварач приказан је на слици 1. Круг је прилично једноставан и садржи мали број делова. То се постиже коришћењем специјализованих микрострујних кола.
Први ИЦ1 БП5041 чип је АЦ / ДЦ претварач. Његов структурни дијаграм приказан је на слици 2.
Слика 2. Блок дијаграм БП5041.
Микрокруга је направљена у случају типа СИП приказаном на слици 3.
Слика 3
Претварач спојен на 220В расветну мрежу даје излазни напон од 5 В при струји од око 100 миллиампс. Спајање на мрежу је преко исправљача направљеног на диоди Д1 (у принципу је могуће користити мостни круг исправљача) и кондензатора Ц3. Отпорник Р1 и кондензатор Ц2 уклањају импулсни шум. Види такође - Како спојити ЛЕД лампу на 220 В мрежу.
Читав уређај заштићен је осигурачем Ф1, чија називна вредност не сме прелазити вредност наведену на дијаграму. Кондензатор Ц3 дизајниран је да изглади пукотину излазног напона претварача. Треба напоменути да излазни напон нема галванску изолацију од мреже, што је у овом кругу потпуно непотребно, али захтева посебну бригу и поштовање сигурносних правила током производње и пуштања у рад.
Кондензатори Ц3 и Ц2 морају бити на радном напону од најмање 450 В. Кондензатори Ц2 морају бити филмски или керамички. Отпорник Р1 може имати отпор у опсегу од 10 ... 20 Охма, што је довољно за нормалан рад претварача.
Употреба овог претварача елиминише потребу за падајућим трансформатором, што значајно смањује укупне димензије уређаја.
Изразита карактеристика БП5041 чипа је присуство уграђеног индуктора као што је приказано на слици 2, што смањује број прикључака и укупну величину плочице.
Као диода Д1 погодна је свака диода која има повратни напон од најмање 800 В и исправљену струју од најмање 500 мА. Широко распрострањена увозна диода 1Н4007 у потпуности задовољава такве услове. на улазу исправљача инсталиран је варистор ВАР1 типа ФНР-10К391. Његова сврха је да заштити цео уређај од импулса буке и статичког електрицитета.
Други ИЦ чип, тип ХВ9910, је стабилизатор струје ПВМ за супер сјајне ЛЕД диоде. Коришћењем спољног МОСФЕТ транзистора, струја се може подесити у распону од неколико миллиампс до 1А. Ову струју подешава отпорник Р3 у повратном кругу. Чип је доступан у СО-8 (ЛГ) и СО-16 (НГ). Изглед је приказан на слици 4, а на слици 5 блок дијаграм.
Слика 4. Чип ХВ9910.
Слика 5. Блок дијаграм чипа ХВ9910.
Користећи отпорник Р2, фреквенција унутрашњег осцилатора може се мењати у распону од 20 ... 120 КХз. Са отпором отпорника Р2 наведеним на дијаграму износиће око 50 КХз.
Индуктор Л1 дизајниран је за складиштење енергије док је транзистор ВТ1 отворен. Када се транзистор затвори, енергија која се складишти у лептиру за гас преноси се преко Сцхоттки-ове диоде Д2 на велике брзине на ЛЕД Д3 ... Д6.
Ево времена да се сетимо самоиндукције и Лензове владавине. Према овом правилу, индукциона струја увек има такав правац да њен магнетни ток компензује промене у спољном магнетном току, што је (промена) проузроковало ову струју. Према томе, смер ЕМФ-а самоиндукције има правац супротан смеру ЕМФ-а извора енергије. Због тога се ЛЕД-ове укључују у супротном смеру у односу на напон напајања (пин 1 ИЦ2, назначен на дијаграму као ВИН). Тако ЛЕД диоде емитују светлост захваљујући ЕМФ самоиндуктивне завојнице Л1.
У овом дизајну се користе 4 супер сјајне ЛЕД врсте ТВВ9600, мада је сасвим могуће користити и друге врсте ЛЕД-ова произведених од других компанија.
За контролу осветљености ЛЕД-ова у чипу постоји улазни ПВМ_Д, ПВМ - модулација из екстерног генератора. У овој шеми таква функција се не користи.
Ако сами правите такву ЛЕД лампу, требало би да користите кућиште са основном вијком Е27 од неупотребљиве жаруље која штеди енергију, снаге најмање 20 вата. Изглед структуре приказан је на слици 6.
Слика 6. Домаћа ЛЕД лампица.
Иако је описана шема прилично једноставна, није је увек могуће препоручити за самосталну производњу: или нећете моћи да купите делове наведене на шеми или је недовољна квалификација монтера. Неки се могу само уплашити: „Шта ако не успем?“. За такве ситуације можете понудити још неколико једноставних опција и у кругу и у набавци делова.
Једноставна ЛЕД лампица
Једноставнији дијаграм ЛЕД лампе приказан је на слици 7.
Слика 7
Овај дијаграм показује да се за напајање ЛЕД-ова користи исправљач моста са капацитивним баластом, што ограничава излазну струју. Таква напајања су економична и једноставна, не плаше се кратких спојева, њихова излазна струја ограничена је капацитивношћу кондензатора. Такве исправљаче често називамо стабилизаторима струје.
Улогу капацитивног баласта у кругу врши кондензатор Ц1. Са капацитетом од 0,47 μФ, радни напон кондензатора мора бити најмање 630 В. Капацитет му је дизајниран тако да струја кроз ЛЕД диоде износи око 20 мА, што је оптимална вредност за ЛЕД.
Празнина напона исправљеног моста изглађује се електролитичким кондензатором Ц2. За ограничавање струје пуњења у тренутку укључивања користи се отпорник Р1, који такође служи као осигурач у ванредним ситуацијама.Отпорници Р2 и Р3 дизајнирани су за пражњење кондензатора Ц1 и Ц2 након искључења уређаја с мреже.
За смањење димензија изабран је радни напон кондензатора Ц2 који износи само 100 В. У случају квара (изгоревања) бар једног од ЛЕД диода кондензатор Ц2 напуниће се до напона од 310 В, што ће неминовно довести до његове експлозије. Да би се заштитио од ове ситуације, овај кондензатор активира зенер диода ВД2, ВД3. Њихов стабилизациони напон може се одредити на следећи начин.
При називној струји кроз ЛЕД од 20 мА ствара се пад напона на њему, овисно о врсти, унутар 3,2 ... 3,8 В. (Слично својство у неким случајевима омогућава употребу ЛЕД диода као зенер диода). Стога је лако израчунати да ако се у кругу користи 20 ЛЕД-ова, тада ће напон пада преко њих бити 65 ... 75 В. Управо је на овом нивоу напон преко кондензатора Ц2 ограничен.
Зенер диоде треба одабрати тако да је укупни напон стабилизације нешто већи од пада напона преко ЛЕД диода. У овом случају, током нормалног рада, зенер диоде ће бити затворене и неће утицати на рад круга. Зенер диоде 1Н4754А назначене на струјном кругу имају стабилизацијски напон од 39 В, а серијски спојене - 78 В.
Ако се барем један од ЛЕД диода поквари, зенер диоде ће се отворити и напон на кондензатору Ц2 ће се стабилизовати на 78 В, што је очито ниже од радног напона кондензатора Ц2, тако да неће доћи до експлозије.
Дизајн кућне ЛЕД лампе приказан је на слици 8. Као што се види на слици, она је састављена у кућишту од неупотребљиве жаруље која штеди енергију са базом Е-27.
Слика 8
Плоча са штампаним плочама на којој су постављени сви делови израђена је од стаклопластике на било који начин који је доступан код куће. Да бисте инсталирали ЛЕД, на плочи су избушене рупе пречника 0,8 мм, а за преостале делове 1,0 мм. Цртеж на плочи приказан је на слици 9.
Слика 9. Плоча са штампаним плочама и положај делова на њој.
Положај делова на плочи приказан је на слици 9ц. Сви делови осим ЛЕД-ова су инсталирани са бочне стране плоче, где нема штампаних трагова. На истој страни је инсталиран и скакач, који је такође приказан на слици.
Након уградње свих делова са стране фолије постављају се ЛЕД. Уградња ЛЕД диода треба да почне од средине плоче, постепено се крећу ка периферији. ЛЕД-ови морају бити запечаћени серијски, односно позитивни терминал једне ЛЕД-е је повезан са негативним терминалом другог.
Пречник ЛЕД може бити било који унутар 3 ... 10 мм. У том случају закључке ЛЕД диода треба оставити најмање 5 мм од плоче. У супротном, ЛЕД се могу једноставно прегревати при лемљењу. Трајање лемљења, као што је препоручено у свим упутствима, не би требало да пређе 3 секунде.
Након што се плоча састави и прилагоди, њени закључци морају бити лемљени на подлогу, а сама плоча мора бити уметнута у футролу. Поред наведеног случаја, могуће је користити и минијатурније кућиште, међутим, биће потребно смањити величину штампане плочице, не заборављајући, међутим, димензије кондензатора Ц1 и Ц2.
Погледајте такође: Историја поправке ЛЕД лампе
Најједноставнији дизајн ЛЕД лампе
Такав склоп је приказан на слици 10.
Слика 10. Најједноставнији дизајн ЛЕД лампе.
Круг садржи минималан број делова: само 2 ЛЕД и гасни отпорник. На дијаграму се види да се ЛЕД диоде укључују паралелно - паралелно. Овим укључивањем свака од њих штити другу од обрнутог напона, што је мало за ЛЕД, а мрежни напон очигледно не може да поднесе. Поред тога, такво двоструко укључивање повећаће фреквенцију треперења ЛЕД лампе на 100 Хз, што оку неће бити уочљиво и неће оптерећивати вид. Довољно је да се сетимо како су се, како би се уштедио новац, обичне сијалице са жарном нити повезале преко диоде, на пример, у улазе. Деловали су веома непријатно на вид.
Ако две ЛЕД нису доступне, један од њих може се заменити конвенционалном исправљачком диодом, која ће заштитити диоду од реверзног напона мреже. Правац његовог укључивања треба да буде исти као у смеру ЛЕД-а који недостаје. Са овим укључењем, фреквенција треперења ЛЕД ће бити 25 Хз, што ће бити видљиво оку, као што је већ описано горе.
Да бисте ограничили струју кроз ЛЕД на нивоу од 20 мА, отпорник Р1 мора да има отпор у опсегу од 10 ... 11 КОхм. У исто време, његова снага треба да буде најмање 5 вата. Да бисте смањили загревање, може се састојати од неколико, најбоље од сва три, 2 В отпорника.
ЛЕД-ови се могу користити на исти начин као што је наведено у претходним шемама или се могу купити. Приликом куповине требало би да тачно знате марку ЛЕД-а како би утврдили његову називну истосмерну струју. На основу величине ове струје одабире се отпор отпорника Р1.
Дизајн лампе састављене према овој шеми мало се разликује од две претходне: може се у кућишту направити и од неупотребљиве флуоресцентне лампе која штеди енергију. Једноставност кола не подразумева чак и присуство штампане плочице: делови се могу повезати зидном уградњом, па је, како кажу у таквим случајевима, дизајн произвољан.
Погледајте и на електрохомепро.цом
: