kategorier: Praktisk elektronik, Ljuskällor, Allt om lysdioder, Hur fungerar det
Antal visningar: 440310
Kommentarer till artikeln: 52
Hur är LED-lampor
Artikeln talar om design av LED-lampor. Flera scheman med olika komplexitet beaktas och rekommendationer ges för oberoende tillverkning av LED-ljuskällor anslutna till ett 220 V-nätverk.
Fördelarna med energisparlampor
Fördelarna med energisparande lampor är allmänt kända. Först och främst är det låg energiförbrukning och dessutom hög tillförlitlighet. För närvarande de mest utbredda lysrören. En sådan lampa strömförbrukning 20 watt, ger samma belysning som en glödlampa med hundra watt. Det är lätt att beräkna att energibesparingar är fem gånger.
Nyligen behärskas LED-lampor i produktionen. Indikatorerna för effektivitet och hållbarhet är mycket högre än för lysrör. I detta fall förbrukas el tio gånger mindre än glödlampor. Hållbarheten för LED-lampor kan nå 50 eller fler tusen timmar.
Naturligtvis är den nya generationens ljuskällor dyrare än enkla glödlampor, men förbrukar betydligt mindre ström och har ökad hållbarhet. De två sista indikatorerna är utformade för att kompensera för de höga kostnaderna för nya lampor.
Praktiska kretsar av LED-lampor
Som ett första exempel kan vi ta hänsyn till enheten i LED-lampan som utvecklats av företaget "SEA Electronics" med hjälp av specialiserade mikrokretsar. Den elektriska kretsen för en sådan lampa visas i figur 1.
Bild 1. Schema för LED-lampan för företaget "SEA Electronics"
För tio år sedan kunde lysdioder endast användas som indikatorer: ljusintensiteten var högst 1,5 ... 2 mikrochandlar. Super ljusa lysdioder har nu dykt upp, där strålningseffekten når upp till flera tiotals kandelor.
När man använde högeffekta lysdioder tillsammans med halvledarkonverterare blev det möjligt att skapa ljuskällor som tål konkurrens med glödlampor. En liknande omvandlare visas i figur 1. Kretsen är ganska enkel och innehåller ett litet antal delar. Detta uppnås genom användning av specialiserade mikrokretsar.
Det första IC1 BP5041-chipet är en AC / DC-omvandlare. Dess strukturella diagram visas i figur 2.
Bild 2. Blockschema över BP5041.
Mikrokretsen är tillverkad i SIP-fodralet som visas i figur 3.
Figur 3
En omvandlare ansluten till ett 220V belysningsnät ger en 5V utgångsspänning vid en ström på cirka 100 milliamp. Anslutning till nätverket sker via en likriktare på dioden D1 (i princip är det möjligt att använda en bryggkrets för likriktaren) och en kondensator C3. Motstånd R1 och kondensator C2 eliminerar impulsbrus. Se även - Hur man ansluter en LED-lampa till ett 220 V-nätverk.
Hela enheten är skyddad av en F1-säkring, vars nivå inte får överstiga den som anges i diagrammet. Kondensator C3 är utformad för att jämna ut kretsen hos omvandlarens utspänning. Det bör noteras att utspänningen inte har galvanisk isolering från nätet, vilket är helt onödigt i denna krets, men kräver särskild omsorg och iakttagande av säkerhetsreglerna under tillverkning och idrifttagning.
Kondensatorerna C3 och C2 måste ha en arbetsspänning på minst 450 V. Kondensator C2 måste vara film eller keramik. Motstånd R1 kan ha ett motstånd i intervallet 10 ... 20 ohm, vilket är tillräckligt för normal drift av omvandlaren.
Användningen av denna omvandlare eliminerar behovet av en avstängningstransformator, vilket avsevärt minskar enhetens övergripande dimensioner.
Ett särdrag hos BP5041-chipet är närvaron av en inbyggd induktor som visas i figur 2, vilket minskar antalet tillbehör och kretskortets totala storlek.
Som en diod Dl är varje diod med en bakspänning på minst 800 V och en likriktad ström på minst 500 mA lämplig. Den utbredda importdioden 1N4007 uppfyller helt sådana villkor. en varistor VAR1 av typen FNR-10K391 är installerad vid likriktarens ingång. Syftet är att skydda hela enheten från impulsljud och statisk elektricitet.
Det andra IC-chipet, typ HV9910, är en PWM-strömstabilisator för superljust lysdioder. Med hjälp av en extern MOSFET-transistor kan strömmen ställas in i intervallet från några milliamper till 1A. Denna ström ställs in av motståndet R3 i återkopplingskretsen. Chipet finns i SO-8 (LG) och SO-16 (NG). Dess utseende visas i figur 4, och i figur 5 ett blockschema.
Figur 4. Spån HV9910.
Bild 5. Blockschema över HV9910-chipet.
Med hjälp av motstånd R2 kan frekvensen för den interna oscillatorn varieras i intervallet 20 ... 120 KHz. Med motståndet hos motståndet R2 som anges i diagrammet kommer det att vara cirka 50 KHz.
Induktorn L1 är utformad för att lagra energi medan transistorn VT1 är öppen. När transistorn stängs överförs energin som lagras i gasen via höghastighets Schottky-dioden D2 till lysdioderna D3 ... D6.
Här är tiden att återkalla självinduktion och Lenz-regeln. Enligt denna regel har induktionsströmmen alltid en sådan riktning att dess magnetiska flöde kompenserar för förändringar i det yttre magnetiska flödet, vilket (förändring) orsakade denna ström. Därför har riktningen för EMF för självinduktion en riktning motsatt riktningen för EMF för kraftkällan. Därför tänds lysdioderna i motsatt riktning med avseende på matningsspänningen (stift 1 på IC2, angivet på diagrammet som VIN). Således avger lysdioderna ljus på grund av EMF för självinduktionsspolen L1.
I denna design används fyra superbruna lysdioder av typen TWW9600, även om det är fullt möjligt att använda andra typer av lysdioder tillverkade av andra företag.
För att kontrollera ljusstyrkan på lysdioderna i chipet finns en ingång PWM_D, PWM - modulering från en extern generator. I detta schema används inte en sådan funktion.
Om du själv tillverkar en sådan LED-lampa, bör du använda ett hus med en skruvfoderstorlek E27 från en oanvändbar energibesparande lampa med en effekt på minst 20 watt. Strukturens utseende visas i figur 6.
Bild 6. Hemlagad LED-lampa.
Även om det beskrivna schemat är ganska enkelt, är det inte alltid möjligt att rekommendera det för egenproduktion: antingen kommer du inte att kunna köpa de delar som anges i schemat eller otillräcklig kvalifikation för monteraren. Vissa kanske bara är rädda: "Tänk om jag inte lyckas?". För sådana situationer kan du erbjuda flera fler enklare alternativ både i kretsar och förvärv av delar.
Enkel LED-hemlampa
Ett enklare diagram över LED-lampan visas i figur 7.
Figur 7
Detta diagram visar att en brygglikriktare med kapacitiv förkoppling används för att driva lysdioderna, vilket begränsar utgångsströmmen. Sådana strömförsörjningar är ekonomiska och enkla, inte rädda för kortslutningar, deras utgångsström begränsas av kondensatorns kapacitet. Sådana likriktare kallas ofta strömstabilisatorer.
Den kapacitiva ballastens roll i kretsen utförs av kondensatorn C1. Med en kapacitans på 0,47 μF måste kondensatorns driftsspänning vara minst 630 V. Dess kapacitet är utformad så att strömmen genom lysdioderna är cirka 20 mA, vilket är det optimala värdet för lysdioder.
Rippeln från den brokonflikterade spänningen jämnas av den elektrolytiska kondensatorn C2. För att begränsa laddningsströmmen vid tillslaget används ett motstånd R1, som också fungerar som säkring i nödsituationer.Motstånd R2 och R3 är utformade för att ladda ur kondensatorerna C1 och C2 efter att enheten har kopplats från nätverket.
För att minska dimensionerna valdes kondensatorns C2 driftsspänning till endast 100 V. Vid nedbrytning (utbrändhet) av minst en av lysdioderna kommer kondensatorn C2 att laddas till en spänning på 310 V, vilket oundvikligen kommer att leda till dess explosion. För att skydda mot denna situation shuntas denna kondensator av zenerdioderna VD2, VD3. Deras stabiliseringsspänning kan bestämmas enligt följande.
Vid en nominell ström genom lysdioden på 20 mA skapas ett spänningsfall på den, beroende på typen, inom 3,2 ... 3,8 V. (En liknande egenskap tillåter i vissa fall användning av lysdioder som zenerdioder). Därför är det lätt att beräkna att om 20 lysdioder används i kretsen, så kommer spänningsfallet över dem att vara 65 ... 75 V. Det är på denna nivå som spänningen över kondensatorn C2 kommer att begränsas.
Zener-dioder bör väljas så att den totala stabiliseringsspänningen är något högre än spänningsfallet över lysdioderna. I detta fall stängs zenerdioderna under normal drift och påverkar inte kretsens drift. 1N4754A-zenerdioderna som anges på kretsen har en stabiliseringsspänning på 39 V och anslutna i serie - 78 V.
Om åtminstone en av lysdioderna går sönder kommer zenerdioderna att öppnas och spänningen på kondensatorn C2 kommer att stabiliseras vid 78 V, vilket är klart lägre än kondensatorns C2 driftsspänning, så det kommer inte att bli någon explosion.
Utformningen av en hemmagjord LED-lampa visas i figur 8. Som framgår av figuren är den monterad i ett hölje från en oanvändbar energisparande lampa med en E-27-bas.
Figur 8
Det tryckta kretskortet där alla delar är placerade är gjord av foliefiberglas på något av de sätt som finns tillgängliga hemma. För att installera lysdioderna borrades hål med 0,8 mm diameter på kortet och 1,0 mm för de återstående delarna. En kretskortteckning visas i figur 9.
Bild 9. Det tryckta kretskortet och platsen för delarna på det.
Platsen för delar på kortet visas i figur 9c. Alla delar utom lysdioder är installerade på kartans sida, där det inte finns några tryckta spår. En jumper är också installerad på samma sida, också visas i figuren.
Efter installation av alla delar på foliens sida installeras lysdioder. Installation av lysdioder bör börja från mitten av kortet och gradvis flytta till periferin. Lysdioderna måste tätas i serie, det vill säga den positiva terminalen på en lysdiod är ansluten till den negativa terminalen på den andra.
LED: s diameter kan vara vilken som helst inom 3 ... 10 mm. I det här fallet bör slutsatserna från lysdioderna lämnas minst 5 mm långa från kortet. Annars kan lysdioderna helt enkelt överhettas vid lödning. Lödningstiden, som rekommenderas i alla manualer, bör inte överstiga 3 sekunder.
När styrelsen har monterats och justerats måste dess slutsatser lödas till basen och själva styrelsen måste sättas in i fallet. Förutom det angivna fallet, är det möjligt att använda ett mer miniatyrfall, men det kommer att vara nödvändigt att minska storleken på det tryckta kretskortet, men inte att glömma måtten på kondensatorerna C1 och C2.
Se även: Historik för reparation av LED-lampor
Den enklaste LED-lampkonstruktionen
En sådan krets visas i figur 10.
Bild 10. Den enklaste LED-lampkonstruktionen.
Kretsen innehåller ett minimum antal delar: endast 2 lysdioder och släckningsmotstånd. Diagrammet visar att lysdioderna är tända parallellt - parallellt. Med denna inkludering skyddar var och en av dem den andra från bakspänning, vilket är litet för lysdioderna, och nätspänningen tål helt klart inte den. Dessutom kommer en sådan dubbel införlivning att öka LED-lampans flimmerfrekvens till 100 Hz, vilket inte kommer att märkas för ögat och inte kommer att tråga synen. Det räcker med att komma ihåg hur, för att spara pengar, vanliga glödlampor anslutits via en diod, till exempel i ingångar. De agerade mycket obehagligt på syn.
Om två lysdioder inte är tillgängliga kan en av dem ersättas med en konventionell likriktningsdiod, som skyddar den utsändande dioden från nätets omvända spänning. Riktningen för dess införande bör vara densamma som för den saknade lysdioden. Med detta inkluderar LED-flimmerfrekvensen 25 Hz, vilket kommer att märkas för ögat, som redan beskrivits precis ovan.
För att begränsa strömmen genom lysdioderna på nivån 20 mA måste motståndet R1 ha ett motstånd i intervallet 10 ... 11 KOhm. Samtidigt bör kraften vara minst 5 watt. För att minska uppvärmningen kan den bestå av flera, bäst av alla tre, 2 W-motstånd.
Lysdioder kan användas på samma sätt som de som nämns i tidigare scheman eller som kan köpas. När du köper bör du känna till LED-märket för att bestämma dess nominella likström. Baserat på storleken på denna ström väljs motståndet för motståndet R1.
Lampans utformning monterad enligt detta schema skiljer sig lite från de två föregående: den kan också tillverkas i huset från en oanvändbar energibesparande lysrör. Enkelhet i kretsen innebär inte ens närvaron av ett tryckt kretskort: delarna kan anslutas genom väggmontering, därför, som de säger i sådana fall, är utformningen godtycklig.
Se även på elektrohomepro.com
: