Hur du ansluter lysdioden till ljusnätverket

Efter att ha läst denna rubrik kanske någon frågar: "Varför?" Ja, om du bara håller dig Ijusemitterande diod även om det är anslutet enligt ett visst mönster, har det inte praktiskt värde, det kommer inte att ge någon användbar information. Men om du ansluter samma lysdiod parallellt med ett värmeelement som styrs av en temperaturregulator, kan du kontrollera funktionen för hela enheten visuellt. Ibland kan denna indikation bli av med många små problem och problem.

Mot bakgrund av vad som redan har sagts om att slå på lysdioderna i tidigare artiklar, verkar uppgiften trivial: ställ bara in det begränsande motståndet för önskat värde, och problemet löses. Men allt detta är bra, om du matar lysdioden med en korrigerad konstant spänning: när de anslöt lysdioden i framåtriktningen, förblev den.

När man arbetar med växelspänning är allt inte så enkelt. Faktum är att förutom direktspänningen kommer LED också att påverkas av spänningen för omvänd polaritet, eftersom varje halvcykel i sinusformen ändrar sitt tecken till motsatsen. Denna bakspänning lyser inte lysdioden, men den kan bli oanvändbar mycket snabbt. Därför är det nödvändigt att vidta åtgärder för att skydda mot denna "skadliga" spänning.

Vid nätspänning bör beräkningen av kylningsmotståndet baseras på en spänning på 310V. Varför? Allt är väldigt enkelt här: 220V är det strömspänning, amplitudvärdet är 220 * 1,41 = 310V. Amplitudspänningen till roten av två gånger (1,41) gånger större än strömmen, och detta bör inte glömmas. Här är spänningen framåt och bakåt applicerad på lysdioden. Det är från värdet 310V som släckningsmotståndets motstånd bör beräknas, och det är från denna spänning, endast med omvänd polaritet, som lysdioden är skyddad.

Hur man skyddar lysdioden mot backspänning

För nästan alla lysdioder överstiger bakspänningen inte 20V, eftersom ingen skulle göra en högspänningslikriktare på dem. Hur man kan bli av med sådan olycka, hur kan man skydda lysdioden från denna bakspänning?

Det visar sig att allt är väldigt enkelt. Det första sättet är att slå på den vanliga med lysdioden likriktningsdiod med hög backspänning (inte lägre än 400V), till exempel 1N4007 - backspänning 1000V, framström 1A. Det är han som inte kommer att missa högspänningen med negativ polaritet till lysdioden. Schema för sådant skydd visas i fig. La.

Den andra metoden, inte mindre effektiv, är helt enkelt att växla lysdioden med en annan diod, aktiverad motparallell, Fig.1b. Med denna metod behöver skyddsdioden inte ens vara med en hög backspänning, någon lågeffektdiod, till exempel KD521, är tillräcklig.

Dessutom kan du helt enkelt slå på det motsatta - parallellt sett två lysdioder: öppnar en efter en, de själva skyddar varandra och till och med båda kommer att avge ljus, som visas i figur 1c. Detta visar sig redan den tredje metoden för skydd. Alla tre skyddsplaner visas i figur 1.

Bild 1. Lysdioder för kretsskydd mot backspänning

Begränsningsmotståndet i dessa kretsar har ett motstånd på 24KΩ, som med en driftsspänning på 220V ger en ström av storleksordningen 220/24 = 9,16 mA, kan avrundas till 9. Därefter kommer kraften hos kylningsmotståndet att vara 9 * 9 * 24 = 1944 mW, nästan två watt. Detta trots att strömmen genom LED är begränsad till 9mA. Men långvarig användning av motståndet vid maximal effekt leder inte till någonting bra: först blir det svart och sedan helt utbränt. För att undvika detta rekommenderas det att sätta i två motstånd på 12Kohm med en effekt på 2W vardera.

Om du ställer in den aktuella nivån till 20mA, då effektmotstånd blir ännu mer - 20 * 20 * 12 = 4800 mW, nästan 5W! Naturligtvis har ingen råd med en spis med sådan kraft för rumsuppvärmning. Detta är baserat på en LED, men vad händer om det finns en helhet LED krans?

Kondensator - Wattless Resistance

Kretsen som visas i figur 1a, skyddsdioden D1 "stänger av" den negativa halvcykeln för växelspänningen, varför kraften hos kylningsmotståndet halveras. Men trots allt förblir kraften mycket betydande. Därför ofta som ett begränsande motstånd ballastkondensator: han kommer att begränsa strömmen inte sämre än en motstånd, men han kommer inte att avge värme. Det är ju inte för inget som en kondensator ofta kallas ett fritt motstånd. Denna omkopplingsmetod visas i figur 2.

Bild 2. Diagram för att sätta på lysdioden genom ballastkondensatorn

Allt verkar vara bra här, även det finns en skyddande diod VD1. Men två detaljer tillhandahålls inte. För det första kan kondensatorn Cl efter att ha stängt av kretsen förbli i ett laddat tillstånd och lagra laddningen tills någon lossar den med sin egen hand. Och detta, tro mig, är säkert att en dag händer. Elektrisk chock är naturligtvis inte dödlig, utan ganska känslig, oväntad och obehaglig.

Därför, för att undvika en sådan olägenhet, shuntas dessa kylningskondensatorer av ett motstånd med ett motstånd på 200 ... 1000K. Samma skydd installeras i transformatorlösa strömförsörjningar med en kylningskondensator, i optokopplare och vissa andra kretsar. I figur 3 betecknas detta motstånd som R1.

Bild 3. Anslutningsdiagram för lysdioden till belysningsnätverket

Förutom motståndet R1 visas också motståndet R2 på kretsen. Syftet är att begränsa strömmen genom kondensatorn när spänningen ansluts, vilket skyddar inte bara dioderna utan även kondensatorn. Det är känt från praxis att i frånvaro av ett sådant motstånd, kondensatorn ibland går sönder, blir dess kapacitet mycket mindre än den nominella. Självfallet måste kondensatorn vara keramisk för en driftspänning på minst 400V eller speciell för drift i växelströmskretsar för en spänning på 250V.

En annan viktig roll tilldelas motståndet R2: i händelse av kondensatorns drift fungerar den som en säkring. Naturligtvis måste lysdioderna också bytas ut, men åtminstone de anslutande ledningarna kommer att förbli intakta. I själva verket är detta hur en säkring fungerar i någon strömförsörjning, - transistorerna brände ut, och kretskortet förblev nästan orört.

I diagrammet som visas i figur 3 visas bara en lysdiod, även om faktiskt flera av dem kan slås på i följd. Den skyddande dioden klarar helt sin uppgift ensam, men ballastkondensatorns kapacitet måste, åtminstone ungefär, beräknas.

Hur man beräknar kapaciteten för en kylningskondensator

För att beräkna släckmotståndets motstånd är det nödvändigt att subtrahera spänningsfallet på lysdioden från matningsspänningen. Om flera lysdioder är anslutna i serie, kan du bara ladda upp sina spänningar och subtrahera också från matningsspänningen. Genom att känna till denna restspänning och den erforderliga strömmen, enligt Ohms lag, är det mycket enkelt att beräkna motståndet för ett motstånd: R = (U-Uд) / I * 0,75.

Här är U matningsspänningen, Ud är spänningsfallet över lysdioderna (om lysdioderna är anslutna i serie, då är Ud summan av spänningsfallet över alla lysdioder), jag är strömmen genom lysdioderna, R är motståndet för kylningsmotståndet. Här är som alltid spänningen i volt, strömmen i Amperes, resultatet i Ohms, 0,75 är en koefficient för att öka tillförlitligheten. Denna formel har redan angetts i artikeln. "Om användning av lysdioder".

Storleken på det direkta spänningsfallet för lysdioder i olika färger är olika. Vid en ström på 20 mA är de röda lysdioderna 1,6 ... 2,03V, gul 2,1 ... 2,2V, grön 2,2 ... 3,5V, blå 2,5 ... 3,7V. Vita lysdioder har det högsta spänningsfallet och har ett brett utsläppspektrum på 3,0 ... 3,7 V.Det är lätt att se att spridningen av denna parameter är tillräckligt bred.

Här är spänningsfallen på bara några typer av lysdioder, bara efter färg. Det finns faktiskt mycket mer av dessa färger, och det exakta värdet kan endast hittas i den tekniska dokumentationen för en specifik LED. Men ofta krävs detta inte: för att få ett resultat som är acceptabelt för träning räcker det att ersätta ett medelvärde (vanligtvis 2V) i formeln, naturligtvis, om detta inte är en krans av hundratals lysdioder.

För att beräkna kapaciteten för en kylningskondensator används den empiriska formeln C = (4,45 * I) / (U-Uд)

där C är kondensatorn för kondensatorn i mikrofarad, I är strömmen i milliamper, U är amplitudnätets spänning i volt. Vid användning av en kedja med tre seriekopplade vita lysdioder är Ud ungefär cirka 12V, U är amplituden för nätspänningen på 310V, en kondensator med en kapacitet på 20 mA behövs för att begränsa strömmen

C = (4,45 * I) / (U-Uд) = C = (4,45 * 20) / (310-12) = 0,29865 μF, nästan 0,3 μF.

Det närmaste standardkondensatorvärdet är 0,15 μF, därför måste två parallellt anslutna kondensatorer användas för denna krets. Här är det nödvändigt att göra en kommentar: formeln är endast giltig för en växelspänningsfrekvens på 50 Hz. För andra frekvenser blir resultaten felaktiga.

Kondensatorn måste först kontrolleras

Innan du använder en kondensator måste den kontrolleras. Till att börja med, anslut bara 220V, det är bättre genom en säkring 3 ... 5A, och efter 15 minuter kontrollera för beröring, men är det märkbar uppvärmning? Om kondensatorn är kall kan du använda den. I annat fall, se till att ta en ny och även förkontrollera. Trots allt är detsamma, 220V är inte längre 12, här är allt något annorlunda!

Om detta test lyckades, kondensatorn värmdes inte, kan du kontrollera om det fanns något fel i beräkningarna, om kondensatorn har samma kapacitet. För att göra detta måste du sätta på kondensatorn som i föregående fall i nätverket, bara genom en ampermeter. Naturligtvis bör amperemet vara AC.

Detta är en påminnelse om att inte alla moderna digitala multimetrar kan mäta växelström: enkla, billiga enheter, till exempel mycket populära bland radioamatörer DT838-serienkan mäta endast likström, vilket en sådan ammeter visar vid mätning av växelström ingen vet. Det är troligtvis priset på ved eller temperaturen på månen, men inte växelströmmen genom kondensatorn.

Om den uppmätta strömmen är ungefär densamma som den visade sig i beräkningen enligt formeln, kan du säkert ansluta lysdioderna. Om det i stället för de förväntade 20 ... 30 mA visade sig att det var 2 ... 3A, här är antingen ett fel i beräkningarna, eller kondensatormarkeringen läses felaktigt.

Upplysta brytare

Här kan du fokusera på ett annat sätt att slå på lysdioden i det använda ljusnätverket i bakgrundsbelysta switchar. Om en sådan omkopplare demonteras, kan du upptäcka att det inte finns några skyddande dioder där. Så allt som skrivs lite högre är nonsens? Inte alls, du behöver bara titta noga på den demonterade omkopplaren, mer exakt motståndets värde. Som regel är dess nominella värde inte mindre än 200 000, kanske till och med lite mer. Samtidigt är det uppenbart att strömmen genom LED kommer att begränsas till cirka 1 mA. Ett bakgrundsbelyst kretsschema visas i figur 4.

Bild 4. LED-anslutningsdiagram i en bakgrundsbelyst strömbrytare

Här dödas flera motståndare med ett motstånd. Naturligtvis kommer strömmen genom LED att vara liten, den kommer att glöda svagt, men ganska ljust för att se denna glöd på en mörk natt i rummet. Men på eftermiddagen är denna glöd alls inte nödvändig! Så låt dig lysa omöjligt.

I det här fallet kommer bakströmmen att vara svag, så svag att lysdioden på inget sätt kan brinna. Därför besparingarna på exakt en skyddsdiod, som beskrivs ovan. Med utsläpp av miljoner, eller kanske till och med miljarder, avbrytare per år, är besparingarna stora.

Det verkar som om alla frågor om deras tillämpning är tydliga och förståelige efter att ha läst artiklarna på lysdioder. Men det finns fortfarande många finesser och nyanser när du inkluderar lysdioder i olika kretsar. Till exempel parallell- och seriell anslutning eller på annat sätt goda och dåliga kretsar.

Ibland vill du samla en krans med flera dussin lysdioder, men hur beräknar du det? Hur många lysdioder kan anslutas i serie om det finns en strömförsörjningsenhet med en spänning på 12 eller 24V? Dessa och andra frågor kommer att behandlas i nästa artikel, som vi kommer att kalla "Bra och dåliga LED-omkopplare".

Boris Aladyshkin