Правилният светодиод се включва. Правилно свързване на светодиоди LED 3,7 волта
Първата версия на веригата на фенерчето
При тестове тази схема показа невероятна стабилност в рамките на захранващото напрежение от 3,7-14 волта (но имайте предвид, че ефективността намалява с увеличаване на напрежението). Тъй като зададох 3,7 волта на изхода, беше така в целия диапазон на напрежението (задаваме изходното напрежение с резистор R3, когато това съпротивление намалява, изходното напрежение се увеличава, но не ви съветвам да го намалявате твърде много, ако експериментирате, изчислете максималния ток на светодиода LED1 и максималното напрежение на втория) . Ако захранваме тази верига от литиево-йонни батерии, тогава ефективността е приблизително 87-95%. Попитайте защо тогава дойде с ШИМ? Ако не ми вярвате, проверете сами.
При 4,2 волта ефективност = 87%. При 3,8 волта ефективност = 95%. P=U*I
Светодиодът консумира 0,7A при 3,7 волта, което означава 0,7 * 3,7 = 2,59 W, извадете напрежението на заредена батерия и умножете по консумацията на ток: (4,2 - 3,7) * 0,7 = 0,35 W. Сега нека намерим ефективността: (100/(2,59+0,37)) * 2,59 = 87,5%. И половин процент за отопление на останалите части и коловози. Кондензатор C2 - плавен старт за безопасно включване на светодиода и защита от смущения. Не забравяйте да инсталирате мощен светодиод на радиатор, използвах един радиатор от компютърно захранване. Местоположение на частите:
Изходният транзистор не трябва да докосва задната метална стена на дъската, поставете хартия между тях или начертайте чертеж на дъската върху лист от тетрадка и го направете същия като от другата страна на листа. За захранване на LED фенерчето използвах две литиево-йонни батерии от батерия за лаптоп, но е напълно възможно да използвам телефонни батерии, желателно е общият им ток да бъде 5-10A * h (свързваме паралелно).
Нека да преминем към втората версия на диодната лампа
Продадох първото фенерче и усетих, че без него беше малко досадно през нощта и нямаше подробности, за да повторя предишната схема, така че трябваше да импровизирам от това, което беше в този момент, а именно: KT819, KT315 и KT361. Да, дори на такива детайли е възможно да се сглоби стабилизатор за ниско напрежение, но с малко по-високи загуби. Схемата наподобява предишната, но в тази всичко е точно обратното. Кондензаторът C4 тук също гладко подава напрежение. Разликата е, че тук изходният транзистор е отворен с резистор R1 и KT315 го затваря до определено напрежение, докато в предишната схема изходният транзистор е затворен и се отваря втори. Местоположение на частите:
Използвах го около шест месеца, докато лещата не се спука, повреждайки контактите вътре в светодиода. Той все още работеше, но само три клетки от шест. Затова оставих като подарък :) Сега ще ви кажа защо толкова добра стабилизация с помощта на допълнителен светодиод. За тези, които се интересуват, четем го, може да бъде полезно при проектирането на стабилизатори за ниско напрежение или го пропускаме и преминаваме към последния вариант.
И така, нека започнем със стабилизирането на температурата, който и да е правил експериментите, знае колко е важно това през зимата или лятото. И така, в тези две мощни фенерчета работи следната система: с повишаване на температурата, полупроводниковият канал се увеличава, позволявайки на повече електрони да преминат през него от обикновено, така че изглежда, че съпротивлението на канала намалява и следователно преминаващият ток се увеличава, тъй като същата система работи на всички полупроводници, токът през светодиода също се увеличава чрез затваряне на всички транзистори до определено ниво, тоест стабилизиращо напрежение (експериментите са проведени в температурния диапазон от -21 ... +50 градуса по Целзий). Събрах много стабилизаторни вериги в Интернет и се чудех "как могат да бъдат направени такива грешки!" Някой дори препоръча своя собствена схема за захранване на лазера, при която 5 градуса повишаване на температурата подготвят лазера за изхвърляне, така че вземете предвид и този нюанс!
Сега за самия светодиод. Всеки, който си е играл със захранващото напрежение на светодиодите знае, че с увеличаването му рязко нараства и консумацията на ток. Следователно, при лека промяна в изходното напрежение на стабилизатора, транзисторът (KT361) реагира многократно по-лесно, отколкото с обикновен резисторен делител (което изисква сериозно усилване), което решава всички проблеми на стабилизаторите за ниско напрежение и намалява брой части.
Третата версия на LED лампата
Да пристъпим към последната разгледана и използвана от мен схема до днес. Ефективността е по-голяма, отколкото в предишните схеми, а яркостта на сиянието е по-висока и естествено купих допълнителна фокусна леща за светодиода и вече има 4 батерии, което приблизително се равнява на капацитета от 14A * час. Основен имейл. схема:
Веригата е доста проста и сглобена в SMD дизайн, няма допълнителен светодиод и транзистори, които консумират излишен ток. За стабилизация е използван TL431 и това е напълно достатъчно, ефективността тук е от 88 - 99%, ако не вярвате, пребройте го. Снимка на готовото домашно устройство:
Да, между другото, относно яркостта, тук разреших 3,9 волта на изхода на веригата и го използвам повече от година, светодиодът все още е жив, само радиаторът се нагрява малко. Но всеки, който иска, може да зададе по-ниско захранващо напрежение за себе си, като избере изходните резистори R2 и R3 (съветвам ви да направите това на лампа с нажежаема жичка, когато получите желания резултат, свържете светодиода). Благодаря ви за вниманието, Левият Леша (Степанов Алексей) беше с вас.
Обсъдете статията МОЩНИ LED ФЕНЕРИ
Нека да разгледаме LED продуктите, вариращи от старите 5 мм светодиоди до супер ярки светодиоди с висока мощност до 10 W.
За да изберете „правилното“ фенерче за вашите нужди, трябва да разберете какви са LED фенерчетата и техните характеристики.
Какви диоди се използват във фенерчета?
Мощните LED светлини започнаха с устройства с 5 мм матрица.
LED фенерчета в напълно различни дизайни, от джобни до къмпинг, станаха широко разпространени в средата на 2000-те години. Цената им падна значително, а роля изиграха яркостта и дългият живот на батерията.
5 mm бели ултра-ярки светодиоди черпят 20 до 50 mA ток при спад на напрежението от 3,2-3,4 волта. Интензитет на светлината - 800 mcd.
Те се показват много добре в миниатюрни фенерчета-дреболии. Малкият размер ви позволява да носите такова фенерче със себе си. Те се захранват или от "мини-пръстови" батерии, или от няколко кръгли "хапчета". Често се използва в запалки с фенерче.
Това са светодиодите, които са монтирани в китайските фенери от много години, но възрастта им постепенно изтича.
В търсещи светлини с голям рефлектор е възможно да се монтират десетки такива диоди, но такива решения постепенно избледняват на заден план и изборът на купувачите пада в полза на светлини на мощни светодиоди от типа Cree.
Търсене с 5 мм светодиоди Тези фенерчета работят с AA, AAA или акумулаторни батерии. Те са евтини и губят както яркостта, така и качеството на съвременните фенерчета на по-мощни кристали, но повече за това по-долу.
В по-нататъшното развитие на фенерчетата производителите преминаха през много опции, но пазарът на качествени продукти е зает от фенерчета с мощни матрици или дискретни светодиоди.
Какви светодиоди се използват в мощни фенерчета?
Мощните фенерчета са модерни фенерчета от различни видове, вариращи от тези, които са с размер на пръст, завършващи с огромни светлини за търсене.
В такива продукти през 2017 г. марката Cree е актуална. Това е името на американска компания. Нейните продукти се считат за едни от най-модерните в областта на LED технологиите. Алтернатива са светодиодите от производителя Luminus.
Такива неща са много по-добри от светодиодите от китайските фенери.
Кои са най-често инсталираните светодиоди Cree във фенерчета?
Имената на моделите се състоят от три до четири знака, разделени с тире. Така диоди Cree XR-E, XR-G, XM-L, XP-E. Моделите XP-E2, G2 най-често се използват за малки фенерчета, докато XM-L и L2 са много гъвкави.
Използват се като се започне от т.нар. EDC фенерчетата (ежедневно носене) са от малки фенерчета, по-малки от дланта ви, до сериозни големи търсещи светлини.
Нека да разгледаме характеристиките на мощните светодиоди за фенерчета.
| Име | Cree XM-L T6 | Cree XM-L2 | Cree XP-G2 | Cree XR-E |
| Снимка |  |
|||
| У, В | 2,9 | 2,85 | 2,8 | 3,3 |
| I, mA | 700 | 700 | 350 | 350 |
| П, У | 2 | 2 | 1 | 1 |
| Работна температура, °C | ||||
| Светлинен поток, Lm | 280 | 320 | 145 | 100 |
| Ъгъл на луминесценция, ° | 125 | 125 | 115 | 90 |
| Индекс на цветопредаване, Ra | 80-90 | 70-90 | 80-90 | 70-90 |
Основната характеристика на светодиодите за фенерчета е светлинният поток. Той определя яркостта на вашето фенерче и количеството светлина, което източникът може да даде. Различните светодиоди, консумиращи еднакво количество енергия, могат значително да се различават по яркост.
Помислете за характеристиките на светодиодите в големи фенерчета, тип прожектор :
| Име | ||||
| Снимка |  |  |  |  |
| У, В | 5,7; 8,55; 34,2; | 6; 12; | 3,6 | 3,5 |
| I, mA | 1100; 735; 185; | 2500; 1250 | 5000 | 9000...13500 |
| П, У | 6,3 | 8,5 | 18 | 20...40 |
| Работна температура, °C | ||||
| Светлинен поток, Lm | 440 | 510 | 1250 | 2000...2500 |
| Ъгъл на луминесценция, ° | 115 | 120 | 100 | 90 |
| Индекс на цветопредаване, Ra | 70-90 | 80-90 | 80-90 |
Продавачите често посочват не пълното име на диода, неговия тип и характеристики, а съкратена, малко по-различна буквено-цифрова маркировка:
- За XM-L: T5; Т6; U2;
- XP-G: R4; R5; S2;
- XP-E: Q5; R2; R;
- за XR-E: P4; Q3; Q5; Р.
Фенерът може да се нарече точно така, „EDC T6 Lantern“, информацията в такава краткост е повече от достатъчна.
Ремонт на фенерче
За съжаление цената на такива фенерчета е доста висока, както и самите диоди. И не винаги е възможно да закупите ново фенерче в случай на счупване. Нека да разберем как да сменим светодиода във фенерчето.
За да поправите фенерче, ви е необходим минимален набор от инструменти:
- поялник;
- поток;
- спойка;
- отвертка;
- мултиметър.
За да стигнете до източника на светлина, трябва да развиете главата на фенера, обикновено се фиксира върху резбова връзка.
В режим на тестване на диод или измерване на съпротивление проверете дали светодиодът работи правилно. За да направите това, докоснете черната и червената сонди до проводниците на светодиода, първо в една позиция и след това разменете червено и черно.
Ако диодът работи, тогава в една от позициите ще има ниско съпротивление, а в другата - високо. По този начин определяте, че диодът е добър и провежда ток само в една посока. По време на теста диодът може да излъчва слаба светлина.
В противен случай ще има късо съединение или високо съпротивление (отворено) и в двете позиции. След това трябва да смените диода в лампата.
Сега трябва да разпоите светодиода от лампата и, като спазвате полярността, да запоите нов. Бъдете внимателни при избора на светодиод, вземете под внимание неговата консумация на ток и напрежението, за което е проектиран.
Ако пренебрегнете тези параметри - в най-добрия случай фенерчето бързо ще седне, в най-лошия - драйверът ще се провали.
Драйверът е устройство за захранване на светодиод със стабилизиран ток от различни източници. Драйверите се произвеждат промишлено за захранване от мрежа 220 волта, от автомобилна електрическа мрежа - 12-14,7 волта, от Li-ion батерии, например размер 18650. Повечето мощни фенери са оборудвани с драйвер.
Увеличаване на мощността на фенерчето
Ако не сте доволни от яркостта на вашето фенерче или сте измислили как да смените светодиода във фенерчето и искате да го надстроите, преди да купите тежкотоварни модели, проучете основните принципи на работа на светодиодите и ограниченията в тяхната работа.
Диодните матрици не обичат прегряване - това е основният постулат! И смяната на светодиода във фенера с по-мощен може да доведе до такава ситуация. Обърнете внимание на моделите, в които са инсталирани по-мощни диоди и сравнете с вашите, ако са подобни по размер и дизайн, сменете ги.
Ако вашето фенерче е по-малко, ще е необходимо допълнително охлаждане. Написахме повече за правенето на радиатори със собствените си ръце.
Ако се опитате да инсталирате такъв гигант като Cree MK-R в миниатюрно фенерче с ключодържател, той бързо ще се провали от прегряване и ще бъде загуба на пари. Леко увеличение на мощността (с няколко вата) е приемливо без надграждане на самото фенерче.
В противен случай процесът на подмяна на марката LED във фенерче с по-мощен е описан по-горе.
Полицейски фенери
Полицейско LED фенерче с шок Такива фенерчета светят ярко и могат да действат като средство за самозащита. Те обаче също имат проблеми със светодиодите.
Как да сменим светодиода в полицейско фенерче
Широка гама от модели е много трудно да се обхване в една статия, но могат да се дадат общи препоръки за ремонт.
- Когато ремонтирате фенерче със зашеметяващ пистолет, бъдете внимателни, препоръчително е да използвате гумени ръкавици, за да избегнете токов удар.
- Фенерите със защита от прах и влага са монтирани на голям брой винтове. Те се различават по дължина, така че отбелязвайте къде сте развили един или друг винт.
- Оптичната система на фенер Police ви позволява да регулирате диаметъра на светлинното петно. Когато разглобявате върху тялото, направете маркировки в каква позиция са били частите преди отстраняването, в противен случай ще бъде трудно да поставите обратно блока с обектива.
Смяната на светодиода, преобразувателя на напрежението, драйвера, батерията е възможна с помощта на стандартен комплект за запояване.
Какви светодиоди има в китайските фенери?
Много продукти вече се купуват на aliexpress, където можете да намерите както оригинални продукти, така и китайски копия, които не отговарят на посоченото описание. Цената на такива устройства е сравнима с цената на оригинала.
В фенерче, където е обявен Cree LED, той всъщност може да не е там, в най-добрия случай ще има откровено различен тип диод, в най-лошия такъв, който ще бъде трудно да се различи от оригинала външно.
Какво може да доведе до това? Евтините светодиоди се произвеждат в нискотехнологични условия и не дават обявената мощност. Имат ниска ефективност, от което имат повишено нагряване на корпуса и кристала. Както вече споменахме, прегряването е най-лошият враг за LED устройствата.
Това се случва, защото при нагряване през полупроводника токът се увеличава, в резултат на което нагряването става още по-силно, освобождава се още повече мощност, това лавинообразно води до повреда или счупване на светодиода.
Ако се опитате да отделите време за търсене на информация, можете да определите оригиналността на продуктите.
Сравнете оригинално и фалшиво кри LatticeBright е китайски светодиоден производител, който прави продукти, много подобни на Cree, вероятно съвпадение на дизайна (сарказъм).
Сравнение на китайското копие и оригинала Cree На субстратите тези клонове изглеждат така. Можете да видите разнообразието от форми на LED субстрати, произведени в Китай.
Откриване на фалшификати чрез субстрат за LED Фалшификатите са доста умело направени, много продавачи не посочват тази "марка" в описанието на продукта и къде са направени светодиодите за светлините. Качеството на такива диоди не е най-лошото сред китайските боклуци, но далеч от оригинала.
Инсталиране на светодиод вместо лампа с нажежаема жичка
Много стари неща имат конни надбягвания или фенери върху лампа с нажежаема жичка, която събира прах и можете лесно да я направите LED. За това има или готови решения, или домашно приготвени.
При счупена крушка и светодиоди, с малко изобретателност и спойка, можете да направите страхотен заместител.
В този случай е необходим железен варел, за да се подобри разсейването на топлината от светодиода. След това трябва да запоите всички части една към друга и да ги фиксирате с лепило.
Когато сглобявате, бъдете внимателни - избягвайте късо съединение на кабелите, горещо лепило или термосвиваеми тръби ще помогнат за това. Централният контакт на лампата трябва да бъде запоен - образува се дупка. Прекарайте проводник на резистор през него.
След това трябва да запоите свободния изход на светодиода към основата и резистора към централния контакт. За напрежение от 12 волта ви е необходим резистор 500 ома, а за напрежение 5 V - 50-100 ома, за захранване от литиево-йонна батерия 3,7 V - 10-25 ома.
Как да направите светодиод от лампа с нажежаема жичка Изборът на светодиод за фенерче е много по-труден от замяната му. Необходимо е да се вземат предвид много параметри: от яркостта и ъгъла на разсейване до нагряването на корпуса.
Освен това не трябва да забравяме за захранването на диодите. Ако владеете всичко описано по-горе, вашите устройства ще светят дълго и качествено!
Въпреки богатия избор на LED фенерчета с различни дизайни в магазините, радиолюбителите разработват свои собствени схеми за захранване на бели супер ярки светодиоди. Основно задачата се свежда до това как да захранваме светодиода само с една батерия или акумулатор, да провеждаме практически изследвания.
След получаване на положителен резултат веригата се разглобява, частите се поставят в кутия, опитът е завършен и настъпва морално удовлетворение. Често изследванията спират дотук, но понякога опитът от сглобяването на определен възел върху макет се превръща в истински дизайн, направен според всички правила на изкуството. Следват няколко прости схеми, разработени от радиолюбители.
В някои случаи е много трудно да се установи кой е авторът на схемата, тъй като една и съща схема се появява в различни сайтове и в различни статии. Често авторите на статии честно пишат, че тази статия е намерена в Интернет, но кой е публикувал тази схема за първи път, не е известно. Много вериги са просто копирани от дъските на същите китайски фенери.
Защо са необходими конвертори
Работата е там, че директният спад на напрежението, като правило, е не по-малък от 2,4 ... 3,4 V, следователно е просто невъзможно да запалите светодиода от една батерия с напрежение 1,5 V и още повече от батерия с напрежение 1.2V. Има два изхода. Или използвайте батерия от три или повече галванични клетки, или изградете поне най-простата.
Именно преобразувателят ще ви позволи да захранвате фенерчето само с една батерия. Това решение намалява цената на захранването и също така ви позволява да използвате по-пълно: много преобразуватели работят с дълбоко разреждане на батерията до 0,7 V! Използването на конвертор също ви позволява да намалите размера на фенерчето.
Веригата е блокиращ генератор. Това е една от класическите електронни схеми, така че с правилно сглобяване и ремонтируеми части, тя започва да работи веднага. Основното нещо в тази схема е да навиете трансформатора Tr1 правилно, да не объркате фазирането на намотките.
Като сърцевина за трансформатор можете да използвате феритен пръстен от дъска от лоша. Достатъчно е да навиете няколко оборота изолиран проводник и да свържете намотките, както е показано на фигурата по-долу.
Трансформаторът може да бъде навит с намотаващ проводник от тип PEV или PEL с диаметър не повече от 0,3 mm, което ще ви позволи да поставите малко по-голям брой завъртания на пръстена, най-малко 10 ... 15, което ще подобри донякъде работата на веригата.
Намотките трябва да бъдат навити в два проводника и след това да свържете краищата на намотките, както е показано на фигурата. Началото на намотките в диаграмата е показано с точка. Като можете да използвате всеки транзистор с ниска мощност n-p-n проводимост: KT315, KT503 и други подобни. В момента е по-лесно да се намери внесен транзистор, като BC547.
Ако няма под ръка транзистор със структура n-p-n, тогава можете да използвате например KT361 или KT502. В този случай обаче ще трябва да промените поляритета на батерията.
Резисторът R1 се избира според най-добрата светлина на светодиода, въпреки че веригата работи дори ако се смени просто с джъмпер. Горната схема е предназначена просто "за душата", за експерименти. Така след осем часа непрекъсната работа на един светодиод, батерията от 1.5V "сяда" на 1.42V. Можем да кажем, че почти не се разрежда.
За да проучите товароносимостта на веригата, можете да опитате да свържете още няколко светодиода паралелно. Например, с четири светодиода веригата продължава да работи доста стабилно, с шест светодиода транзисторът започва да се нагрява, с осем светодиода яркостта пада забележимо, транзисторът се нагрява много силно. И въпреки това схемата продължава да работи. Но това е само в реда на научните изследвания, тъй като транзисторът в този режим няма да работи дълго време.
Ако планирате да създадете просто фенерче на базата на тази схема, тогава ще трябва да добавите още няколко детайла, които ще осигурят по-ярка светлина на светодиода.
Лесно е да се види, че в тази схема светодиодът се захранва не от пулсиращ, а от постоянен ток. Естествено, в този случай яркостта на сиянието ще бъде малко по-висока и нивото на пулсации на излъчваната светлина ще бъде много по-малко. Като диод е подходящ всеки високочестотен диод, например KD521 ().
Дроселни преобразуватели
Друга проста схема е показана на фигурата по-долу. Тя е малко по-сложна от схемата на фигура 1, съдържа 2 транзистора, но вместо трансформатор с две намотки има само L1 индуктор. Такъв дросел може да се навие на пръстен от същата енергоспестяваща лампа, за която ще е необходимо да се навият само 15 оборота от намотаващ проводник с диаметър 0,3 ... 0,5 mm.
С определената настройка на дросела светодиодът може да достигне до 3,8 V (спадът на напрежението в посока на 5730 LED е 3,4 V), което е достатъчно за захранване на 1 W светодиод. Регулирането на веригата се състои в избиране на капацитета на кондензатора C1 в диапазона от ± 50% според максималната яркост на светодиода. Веригата е работоспособна, когато захранващото напрежение падне до 0,7V, което осигурява максимално използване на капацитета на батерията.
Ако разглежданата схема е допълнена с токоизправител на диод D1, филтър на кондензатор C1 и ценеров диод D2, получавате захранване с ниска мощност, което може да се използва за захранване на вериги на операционен усилвател или други електронни компоненти. В този случай индуктивността на индуктора се избира в рамките на 200 ... 350 μH, диодът D1 с бариера на Шотки, ценеровият диод D2 се избира според напрежението на захранваната верига.
При успешна комбинация от обстоятелства, използвайки такъв преобразувател, можете да получите напрежение от 7 ... 12V на изхода. Ако възнамерявате да използвате преобразувателя за захранване само на светодиодите, ценеровият диод D2 може да бъде изключен от веригата.
Всички разглеждани вериги са най-простите източници на напрежение: ограничаването на тока през светодиода се извършва почти по същия начин, както се прави в различни ключодържатели или в запалки със светодиоди.
Светодиодът чрез бутона за захранване, без ограничаващ резистор, се захранва от 3 ... 4 малки дискови батерии, чието вътрешно съпротивление ограничава тока през светодиода на безопасно ниво.
Вериги за обратна връзка по ток
И светодиодът в крайна сметка е устройство за ток. Не е за нищо, че постоянният ток е посочен в документацията за светодиоди. Следователно реалните схеми за захранване на светодиоди съдържат обратна връзка по ток: веднага щом токът през светодиода достигне определена стойност, изходният етап се изключва от захранването.
Стабилизаторите на напрежение също работят по същия начин, само че има обратна връзка по напрежение. Схемата за захранване на светодиоди с обратна връзка по ток е показана по-долу.
При по-внимателно разглеждане можете да видите, че основата на веригата е същият блокиращ осцилатор, монтиран на транзистора VT2. Транзисторът VT1 е контролът във веригата за обратна връзка. Обратната връзка в тази схема работи по следния начин.
Светодиодите се захранват от напрежение, което се съхранява в електролитен кондензатор. Кондензаторът се зарежда през диода с импулсно напрежение от колектора на транзистора VT2. Изправеното напрежение се използва за захранване на светодиодите.
Токът през светодиодите преминава през следния път: положителната плоча на кондензатора, светодиодите с ограничителни резистори, резистора за обратна връзка по тока (сензор) Roc, отрицателната плоча на електролитния кондензатор.
В този случай се създава спад на напрежението на резистора за обратна връзка Uoc=I*Roc, където I е токът през светодиодите. Тъй като напрежението се увеличава (генераторът все още работи и зарежда кондензатора), токът през светодиодите се увеличава и, следователно, напрежението през резистора за обратна връзка Roc също се увеличава.
Когато Uoc достигне 0,6 V, транзисторът VT1 се отваря, затваряйки връзката база-емитер на транзистора VT2. Транзисторът VT2 се затваря, блокиращият генератор спира и спира да зарежда електролитния кондензатор. Под въздействието на натоварването кондензаторът се разрежда, напрежението върху кондензатора пада.
Намаляването на напрежението на кондензатора води до намаляване на тока през светодиодите и в резултат на това до намаляване на напрежението на обратната връзка Uoc. Следователно транзисторът VT1 се затваря и не пречи на работата на блокиращия генератор. Генераторът стартира и целият цикъл се повтаря отново и отново.
Чрез промяна на съпротивлението на резистора за обратна връзка е възможно да се промени токът през светодиодите в широк диапазон. Такива вериги се наричат стабилизатори на превключващ ток.
Интегрирани токови стабилизатори
Понастоящем токовите стабилизатори за светодиоди се произвеждат в интегрирана версия. Примерите включват специализирани микросхеми ZXLD381, ZXSC300. Веригите, показани по-долу, са взети от листовете с данни (DataSheet) на тези микросхеми.
Фигурата показва устройството на чипа ZXLD381. Съдържа PWM генератор (Pulse Control), токов сензор (Rsense) и изходен транзистор. Има само две висящи части. Това е светодиод и дросел L1. Типична превключваща схема е показана на следващата фигура. Микросхемата се произвежда в пакет SOT23. Честотата на генериране от 350KHz се задава от вътрешни кондензатори, не може да се променя. Ефективността на устройството е 85%, стартирането под товар е възможно вече при захранващо напрежение от 0,8V.
Предаващото напрежение на светодиода не трябва да бъде повече от 3,5 V, както е посочено в долния ред под фигурата. Токът през светодиода се управлява чрез промяна на индуктивността на индуктора, както е показано в таблицата от дясната страна на фигурата. Средната колона показва пиковия ток, последната колона показва средния ток през светодиода. За да се намали нивото на пулсациите и да се увеличи яркостта на сиянието, е възможно да се използва токоизправител с филтър.
Тук използваме светодиод с изправено напрежение от 3,5 V, високочестотен диод D1 с бариера на Шотки, кондензатор C1, за предпочитане с ниска стойност на еквивалентно серийно съпротивление (нисък ESR). Тези изисквания са необходими, за да се повиши общата ефективност на устройството, за да се нагреят диода и кондензатора възможно най-малко. Изходният ток се избира чрез избор на индуктивност на индуктора в зависимост от мощността на светодиода.
Различава се от ZXLD381 по това, че няма вътрешен изходен транзистор и резистор за ток. Това решение ви позволява значително да увеличите изходния ток на устройството и следователно да използвате светодиод с по-висока мощност.
Като датчик за ток се използва външен резистор R1, чрез промяна на стойността на който можете да зададете необходимия ток в зависимост от вида на светодиода. Изчисляването на този резистор се извършва съгласно формулите, дадени в листа с данни за чипа ZXSC300. Няма да даваме тези формули тук, ако е необходимо, лесно е да намерите лист с данни и да надникнете формулите от там. Изходният ток е ограничен само от параметрите на изходния транзистор.
Когато за първи път включите всички описани вериги, препоръчително е да свържете батерията през резистор от 10 Ohm. Това ще помогне да се избегне смъртта на транзистора, ако например намотките на трансформатора не са свързани правилно. Ако светодиодът свети с този резистор, резисторът може да бъде премахнат и да се направят допълнителни настройки.
Борис Аладишкин
Наличието и сравнително ниските цени на супер ярките светодиоди (LED) позволяват използването им в различни аматьорски устройства. Начинаещите радиолюбители, които използват LED за първи път в дизайна си, често се чудят как да свържат LED към батерия? След като прочетете този материал, читателят ще научи как да запали светодиод от почти всяка батерия, какви схеми за свързване на светодиоди могат да се използват в конкретен случай, как да се изчислят елементите на веригата.
Какви батерии могат да бъдат свързани към светодиода?
По принцип можете просто да запалите светодиода от всяка батерия. Електронните схеми, разработени от радиолюбители и професионалисти, позволяват успешното справяне с тази задача. Друго нещо е колко дълго веригата ще работи непрекъснато с конкретен светодиод (светодиоди) и конкретна батерия или батерии.
За да изчислите това време, трябва да знаете, че една от основните характеристики на всяка батерия, независимо дали е химичен елемент или батерия, е нейният капацитет. Капацитетът на батерията - C се изразява в амперчасове. Например, капацитетът на обикновените пръстови батерии AAA, в зависимост от вида и производителя, може да бъде от 0,5 до 2,5 амперчаса. От своя страна диодите, излъчващи светлина, се характеризират с работен ток, който може да бъде десетки и стотици милиампери. По този начин можете приблизително да изчислите колко дълго издържа батерията, като използвате формулата:
T= (C*U baht)/(U работно ръководство *I работно ръководство)
В тази формула числителят е работата, която батерията може да извърши, а знаменателят е мощността, консумирана от светодиода. Формулата не отчита ефективността на конкретна верига и факта, че е изключително проблематично да се използва напълно целият капацитет на батерията.
При проектирането на устройства, захранвани с батерии, те обикновено се опитват да гарантират, че текущата им консумация не надвишава 10 - 30% от капацитета на батерията. Водени от това съображение и горната формула, можете да прецените колко батерии с даден капацитет са необходими за захранване на конкретен светодиод.
Как да се свържете от 1,5 V AA батерия
За съжаление, няма лесен начин за захранване на светодиод с една AA батерия. Факт е, че работното напрежение на светодиодите обикновено надвишава 1,5 V. За тази стойност тази стойност е в диапазона от 3,2 - 3,4 V. Следователно, за да захранвате светодиода от една батерия, ще трябва да сглобите преобразувател на напрежение. По-долу е дадена диаграма на прост преобразувател на напрежение на два транзистора, с който можете да захранвате 1 - 2 супер ярки светодиода с работен ток от 20 милиампера.
Този преобразувател е блокиращ осцилатор, сглобен на транзистор VT2, трансформатор T1 и резистор R1. Блокиращият генератор генерира импулси на напрежение, които са няколко пъти по-високи от напрежението на източника на захранване. Диодът VD1 коригира тези импулси. Индуктор L1, кондензатори C2 и C3 са елементи на изглаждащия филтър.
Транзистор VT1, резистор R2 и ценеров диод VD2 са елементи на регулатор на напрежението. Когато напрежението на кондензатор C2 надвиши 3,3 V, ценеровият диод се отваря и се създава спад на напрежението на резистора R2. В същото време първият транзистор ще се отвори и заключи VT2, блокиращият генератор ще спре да работи. По този начин изходното напрежение на преобразувателя се стабилизира на ниво от 3,3 V.
Като VD1 е по-добре да използвате диоди на Шотки, които имат нисък спад на напрежението в отворено състояние.
Трансформатор T1 може да бъде навит на феритен пръстен от клас 2000NN. Диаметърът на пръстена може да бъде 7 - 15 мм. Като сърцевина можете да използвате пръстени от преобразуватели на енергоспестяващи крушки, филтърни бобини на компютърни захранвания и др. Намотките са направени от емайлиран проводник с диаметър 0,3 mm, 25 оборота всяка.
Тази схема може да бъде безболезнено опростена чрез премахване на стабилизиращите елементи. По принцип веригата може да направи без дросел и един от кондензаторите C2 или C3. Дори начинаещ радиолюбител може да сглоби опростена схема със собствените си ръце.
Веригата също е добра, защото ще работи непрекъснато, докато захранващото напрежение падне до 0,8 V.
Как да се свържете от 3V батерия
Можете да свържете суперярък светодиод към 3V батерия, без да използвате допълнителни части. Тъй като работното напрежение на светодиода е малко повече от 3 V, светодиодът няма да свети с пълна сила. Понякога дори може да бъде полезно. Например, използвайки светодиод с превключвател и 3 V дискова батерия (популярно наричана таблет), използвана в компютърните дънни платки, можете да направите малък ключодържател за фенерче. Такова миниатюрно фенерче може да бъде полезно в различни ситуации.
От такава батерия - 3 волта таблети можете да захранвате светодиода
Използвайки няколко батерии от 1,5 V и търговски или домашен преобразувател за захранване на един или повече светодиоди, можете да направите по-сериозен дизайн. Диаграма на един от тези преобразуватели (бустери) е показана на фигурата.
Бустерът, базиран на чипа LM3410 и няколко приставки, има следните характеристики:
- входно напрежение 2.7 - 5.5 V.
- максимален изходен ток до 2,4 A.
- брой свързани светодиоди от 1 до 5.
- честота на преобразуване от 0,8 до 1,6 MHz.
Изходният ток на преобразувателя може да се регулира чрез промяна на съпротивлението на измервателния резистор R1. Въпреки факта, че от техническата документация следва, че микросхемата е предназначена за свързване на 5 светодиода, всъщност към нея могат да бъдат свързани 6. Това се дължи на факта, че максималното изходно напрежение на чипа е 24 V. LM3410 също така позволява на светодиодите да светят (затъмняване). За тези цели се използва четвъртият изход на микросхемата (DIMM). Затъмняването може да се извърши чрез промяна на входния ток на този щифт.
Как да се свържете от 9V батерия Krona
"Krona" има относително малък капацитет и не е много подходящ за захранване на светодиоди с висока мощност. Максималният ток на такава батерия не трябва да надвишава 30 - 40 mA. Следователно към него е по-добре да свържете 3 последователно свързани светодиода с работен ток 20 mA. Те, както и в случай на свързване към 3-волтова батерия, няма да светят с пълна сила, но от друга страна батерията ще издържи по-дълго.
Схема за захранване на батерията Krona
В един материал е трудно да се обхване цялото разнообразие от начини за свързване на светодиоди към батерии с различно напрежение и капацитет. Опитахме се да говорим за най-надеждните и прости дизайни. Надяваме се, че този материал ще бъде полезен както за начинаещи, така и за по-опитни радиолюбители.
Светодиодът е диод, който свети, когато през него протича ток. На английски светодиодът се нарича светодиод, излъчващ светлина, или LED.
Цветът на светодиода зависи от добавките, добавени към полупроводника. Така например примесите от алуминий, хелий, индий, фосфор предизвикват блясък от червено до жълто. Индий, галий, азот кара светодиода да свети от синьо до зелено. Когато се добави фосфор към син светещ кристал, светодиодът ще свети бяло. В момента индустрията произвежда светещи светодиоди от всички цветове на дъгата, но цветът не зависи от цвета на корпуса на светодиода, а от химическите добавки в неговия кристал. LED от всякакъв цвят може да има прозрачно тяло.
Първият светодиод е направен през 1962 г. в университета на Илинойс. В началото на 90-те години се появиха ярки светодиоди, а малко по-късно и супер ярки.
Предимството на светодиодите пред крушките с нажежаема жичка е неоспоримо, а именно:
* Ниска консумация на енергия - 10 пъти по-ефективна от електрическите крушки
* Дълъг експлоатационен живот - до 11 години непрекъсната работа
* Висок ресурс на издръжливост - не се страхува от вибрации и удари
* Голямо разнообразие от цветове
* Възможност за работа при ниски напрежения
* Екологична и пожарна безопасност - липса на токсични вещества в светодиодите. Светодиодите не се нагряват, което предотвратява пожари.
LED маркировка
Ориз. един.Дизайнът на индикаторни 5 мм светодиоди
В рефлектора е поставен LED кристал. Този рефлектор задава началния ъгъл на разсейване.
След това светлината преминава през корпуса от епоксидна смола. Стига до обектива – и след това започва да се разпръсква настрани под ъгъл в зависимост от конструкцията на обектива, на практика – от 5 до 160 градуса.
Излъчващите светодиоди могат да бъдат разделени на две големи групи: светодиоди с видимо лъчение и инфрачервени (IR) светодиоди. Първите се използват като индикатори и източници на осветление, вторите - в устройства за дистанционно управление, IR приемо-предаватели и сензори.
Светодиодите са маркирани с цветен код (Таблица 1). Първо трябва да определите вида на светодиода според дизайна на неговия корпус (фиг. 1) и след това да го изясните чрез цветна маркировка според таблицата.
Ориз. 2.Видове LED корпуси
LED цветове
Светодиодите се предлагат в почти всички цветове: червено, оранжево, жълто, жълто, зелено, синьо и бяло. Синьо-белият светодиод е малко по-скъп от другите цветове.
Цветът на светодиодите се определя от вида на полупроводниковия материал, от който са направени, а не от цвета на пластмасата в корпуса им. Светодиодите от всякакъв цвят идват в безцветен корпус, в който случай цветът може да бъде разпознат само чрез включване ...
Маса 1. LED маркировка
Многоцветни светодиоди
Многоцветният светодиод е подреден просто, като правило е червено и зелено, комбинирани в един корпус с три крака. Чрез промяна на яркостта или броя на импулсите на всеки от кристалите можете да постигнете различни цветове на блясък.
Светодиодите са свързани към източник на ток, анод към плюс, катод към минус. Минусът (катодът) на светодиода обикновено се маркира с малък изрез или по-къс проводник, но има изключения, така че е по-добре да се изясни този факт в техническите характеристики на конкретен светодиод.
При отсъствието на тези знаци полярността може да се определи и емпирично чрез краткотрайно свързване на светодиода към захранващото напрежение през съответния резистор. Това обаче не е най-добрият начин за определяне на полярността. Освен това, за да се избегне термично разрушаване на светодиода или рязко намаляване на експлоатационния му живот, е невъзможно да се определи полярността чрез „метода на мушкане“ без резистор за ограничаване на тока. За бързо тестване, резистор с номинално съпротивление от 1kΩ е подходящ за повечето светодиоди, ако напрежението е 12V или по-малко.
Веднага трябва да предупредите: не трябва да насочвате LED лъча директно в окото си (както и в окото на приятел) от близко разстояние, което може да увреди зрението ви.
Захранващо напрежение
Двете основни характеристики на светодиодите са спад на напрежението и ток. Обикновено светодиодите се оценяват на 20 mA, но има изключения, например светодиодите с четири чипа обикновено се оценяват на 80 mA, тъй като един LED пакет съдържа четири полупроводникови кристала, всеки от които консумира 20 mA. За всеки светодиод има допустими стойности на захранващото напрежение Umax и Umaxrev (съответно за директно и обратно превключване). Когато се прилагат напрежения над тези стойности, възниква електрическа повреда, в резултат на което светодиодът излиза от строя. Има и минимална стойност на захранващото напрежение Umin, при която светодиодът свети. Диапазонът на захранващите напрежения между Umin и Umax се нарича "работна" зона, тъй като това е мястото, където се осигурява работата на светодиода.
Захранващо напрежение - параметърът за светодиода не е приложим. Светодиодите нямат тази характеристика, така че не можете да свържете светодиодите директно към източник на захранване. Основното е, че напрежението, от което (чрез резистор) се захранва светодиодът, трябва да бъде по-високо от прякото падане на напрежението на светодиода (директният спад на напрежението е посочен в характеристиката вместо захранващото напрежение и за конвенционалните индикаторни светодиоди той варира от 1,8 до 3,6 волта средно).
Напрежението, посочено на опаковката на светодиодите, не е захранващото напрежение. Това е спадът на напрежението на светодиода. Тази стойност е необходима за изчисляване на оставащото напрежение, което „не е паднало“ на светодиода, което участва във формулата за изчисляване на съпротивлението на резистора за ограничаване на тока, тъй като именно то трябва да се регулира.
Промяната на захранващото напрежение само с една десета от волта при условен светодиод (от 1,9 на 2 волта) ще доведе до петдесет процента увеличение на тока, протичащ през светодиода (от 20 на 30 милиампера).
За всеки екземпляр на светодиод с една и съща номинална мощност подходящото за него напрежение може да е различно. Включвайки паралелно няколко светодиода със същата мощност и свързвайки ги към напрежение от например 2 волта, рискуваме бързо да изгорим някои копия и да осветим други поради разпространението на характеристиките. Следователно, когато свързвате светодиода, е необходимо да наблюдавате не напрежението, а тока.
Размерът на тока за светодиода е основният параметър и като правило е 10 или 20 милиампера. Няма значение какво е напрежението. Основното е, че токът, протичащ в светодиодната верига, съответства на номиналния ток за светодиода. А токът се регулира от последователно свързан резистор, чиято стойност се изчислява по формулата:
Р
Упите захранващото напрежение във волтове.
Надолу- директен спад на напрежението върху светодиода във волтове (посочен в спецификациите и обикновено е в района на 2 волта). Когато няколко светодиода се включат последователно, величините на падовете на напрежението се сумират.
аз- максималният постоянен ток на светодиода в ампери (посочен в характеристиките и обикновено е 10 или 20 милиампера, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). Когато няколко светодиода са свързани последователно, предният ток не се увеличава.
0,75
е факторът за надеждност на светодиода.
Също така не трябва да забравяте за мощността на резистора. Можете да изчислите мощността по формулата:
Пе мощността на резистора във ватове.
Упит- ефективно (ефективно, средноквадратично) напрежение на източника на захранване във волтове.
Надолу- директен спад на напрежението върху светодиода във волтове (посочен в спецификациите и обикновено е в района на 2 волта). Когато няколко светодиода се включат последователно, величините на падовете на напрежението се сумират. .
Ре съпротивлението на резистора в ома.
Изчисляване на резистора за ограничаване на тока и неговата мощност за един светодиод
Типични характеристики на светодиодите
Типични параметри на белия индикаторен светодиод: ток 20 mA, напрежение 3,2 V. Така мощността му е 0,06 W.
Също така посочените светодиоди с ниска мощност са повърхностен монтаж - SMD. Осветяват бутоните на вашия мобилен телефон, екрана на монитора ви, ако е с LED подсветка, служат за изработване на декоративни LED ленти на самозалепваща основа и много други. Има два най-често срещани вида: SMD 3528 и SMD 5050. Първият съдържа същия кристал като индикаторните светодиоди с проводници, т.е. мощността му е 0,06 W. Но вторият - три такива кристала, така че вече не може да се нарече LED - това е LED монтаж. Обичайно е да се наричат светодиоди SMD 5050, но това не е напълно правилно. Това са сглобки. Общата им мощност съответно е 0,2 вата.
Работното напрежение на светодиода зависи от полупроводниковия материал, от който е направен, съответно има връзка между цвета на светодиода и работното му напрежение.
LED таблица за падане на напрежението в зависимост от цвета
По величината на спада на напрежението при тестване на светодиодите с мултицет можете да определите приблизителния цвят на светенето на светодиода според таблицата.
Серийно и паралелно превключване на светодиоди
При последователно свързване на светодиоди съпротивлението на ограничителния резистор се изчислява по същия начин, както при един светодиод, само паданията на напрежението на всички светодиоди се сумират по формулата:
При последователно свързване на светодиоди е важно да знаете, че всички светодиоди, използвани в гирлянда, трябва да бъдат от една и съща марка. Това твърдение не трябва да се приема като правило, а като закон.
За да разберете какъв е максималният брой светодиоди, които могат да се използват в гирлянд, трябва да използвате формулата
* Nmax - максимално допустимият брой светодиоди в гирлянд
* Upit - напрежението на източника на захранване, като например батерия или акумулатор. Във волтове.
* Upr - Директно напрежение на светодиода, взето от неговите паспортни характеристики (обикновено в диапазона от 2 до 4 волта). Във волтове.
* Тъй като температурата се променя и светодиодът старее, Upr може да се увеличи. коеф. 1.5 дава марж за такъв случай.
В това преброяване "N" може да бъде дроб, като например 5,8. Естествено, няма да можете да използвате 5,8 светодиода, следователно дробната част от числото трябва да се изхвърли, оставяйки само цяло число, тоест 5.
Ограничителният резистор за последователно свързване на светодиоди се изчислява по същия начин, както при единична връзка. Но във формулите се добавя още една променлива „N“ - броят на светодиодите в гирлянда. Много е важно броят на светодиодите в гирлянда да бъде по-малък или равен на “Nmax” - максимално допустимия брой светодиоди. Като цяло трябва да бъде изпълнено следното условие: N = 
Всички други изчисления се извършват по същия начин като изчисляването на резистор, когато светодиодът е включен сам.
Ако захранващото напрежение не е достатъчно дори за два последователно свързани светодиода, тогава всеки светодиод трябва да има собствен ограничителен резистор.
Паралелното свързване на светодиоди с общ резистор е лоша идея. Като правило, светодиодите имат разнообразие от параметри, изискват малко по-различно напрежение, което прави такава връзка практически неработеща. Един от диодите ще свети по-ярко и ще поема повече ток, докато не излезе от строя. Такава връзка значително ускорява естествената деградация на LED кристала. Ако светодиодите са свързани паралелно, всеки светодиод трябва да има собствен ограничителен резистор.
Серийното свързване на светодиоди също е за предпочитане от гледна точка на икономичната консумация на източника на захранване: цялата последователна верига консумира точно толкова ток, колкото един светодиод. И когато са свързани паралелно, токът е толкова пъти по-голям от това колко паралелни светодиода имаме.
Изчисляването на ограничителния резистор за последователно свързани светодиоди е толкова просто, колкото и за единичен. Просто сумираме напрежението на всички светодиоди, изваждаме получената сума от захранващото напрежение (това ще бъде спадът на напрежението през резистора) и разделяме на тока на светодиодите (обикновено 15 - 20 mA).
И ако имаме много светодиоди, няколко десетки, и източникът на захранване не ни позволява да ги свържем всички последователно (няма достатъчно напрежение)? След това определяме, въз основа на напрежението на източника на захранване, колко светодиода можем да свържем последователно. Например за 12 волта това са 5 двуволтови светодиода. Защо не 6? Но в края на краищата нещо трябва да падне и върху ограничителния резистор. Ето останалите 2 волта (12 - 5x2) и ги вземете за изчисление. За ток от 15 mA съпротивлението ще бъде 2/0,015 = 133 ома. Най-близкият стандарт е 150 ома. Но такива вериги от пет светодиода и резистор всяка, вече можем да свържем колкото си искаме.Този метод се нарича паралелно-серийна връзка.
Ако има светодиоди от различни марки, тогава ги комбинираме по такъв начин, че всеки клон да има светодиоди само от ЕДИН тип (или с еднакъв работен ток). В този случай не е необходимо да се спазва същото напрежение, тъй като ние изчисляваме собственото си съпротивление за всеки клон.
След това помислете за стабилизирана верига за превключване на светодиоди. Нека се докоснем до производството на токов стабилизатор. Има чип KR142EN12 (чужд аналог на LM317), който ви позволява да изградите много прост стабилизатор на ток. За да свържете светодиода (вижте фигурата), стойността на съпротивлението се изчислява R = 1,2 / I (1,2 - спад на напрежението не стабилизатор) Тоест, при ток от 20 mA, R = 1,2 / 0,02 = 60 Ohm. Стабилизаторите са проектирани за максимално напрежение от 35 волта. По-добре не ги напрягайте така и подавайте максимум 20 волта. С това включване, например, бял светодиод от 3,3 волта, е възможно да се подава напрежение към стабилизатора от 4,5 до 20 волта, докато токът на светодиода ще съответства на постоянна стойност от 20 mA. При напрежение 20V откриваме, че 5 бели светодиода могат да бъдат свързани последователно към такъв стабилизатор, без да се притеснявате за напрежението на всеки от тях, токът във веригата ще тече 20mA (излишното напрежение ще бъде изгасено на стабилизатора ).
важно! В устройство с голям брой светодиоди протича голям ток. Строго е забранено свързването на такова устройство към включено захранване. В този случай в точката на свързване възниква искра, което води до появата на голям токов импулс във веригата. Този импулс дезактивира светодиодите (особено сините и белите). Ако светодиодите работят в динамичен режим (постоянно включени, изключени и мигащи) и този режим се основава на използването на реле, тогава трябва да се изключат искри върху контактите на релето.
Всяка верига трябва да бъде сглобена от светодиоди със същите параметри и от същия производител.
Също така важно! Промяната в температурата на околната среда влияе на тока, протичащ през кристала. Поради това е желателно устройството да се произвежда така, че токът, протичащ през светодиода, да не е 20 mA, а 17-18 mA. Загубата на яркост ще бъде незначителна, но дълъг експлоатационен живот е гарантиран.
Как да захранвате светодиод от 220 V мрежа.
Изглежда, че всичко е просто: поставяме резистор последователно и това е всичко. Но трябва да запомните една важна характеристика на светодиода: максимално допустимото обратно напрежение. Повечето светодиоди имат около 20 волта. И когато го свържете към мрежата с обратна полярност (токът е променлив, половината период върви в една посока, а другата половина отива в обратната посока), към него ще бъде приложено пълното амплитудно напрежение на мрежата - 315 волта! Откъде идва такава цифра? 220 V е ефективното напрежение, докато амплитудата е в (корен от 2) \u003d 1,41 пъти повече.
Следователно, за да запазите светодиода, трябва да поставите диод последователно с него, който няма да позволи обратното напрежение да премине към него.
Друг вариант за свързване на светодиода към мрежата 220v:
Или поставете два светодиода един до друг.
Вариантът за захранване с гасителен резистор не е най-оптималният: на резистора ще се освободи значителна мощност. Наистина, ако приложим резистор 24 kΩ (максимален ток 13 mA), тогава разсейваната мощност върху него ще бъде около 3 вата. Можете да го намалите наполовина, като включите диода последователно (тогава топлината ще се отделя само по време на един полупериод). Диодът трябва да е за обратно напрежение поне 400 V. Когато включите два светодиода на брояча (има дори такива с два кристала в един корпус, обикновено с различни цветове, единият кристал е червен, другият е зелен), вие може да сложи два резистора по два вата, всеки с двойно по-малко съпротивление.
Ще направя резервация, че като използвате резистор с високо съпротивление (например 200 kOhm), можете да включите светодиода без защитен диод. Обратният пробивен ток ще бъде твърде нисък, за да причини разрушаване на кристала. Разбира се, яркостта е много малка, но например, за да осветите превключвателя в спалнята на тъмно, ще бъде напълно достатъчно.
Поради факта, че токът в мрежата е променлив, е възможно да се избегне ненужната загуба на електроенергия за отопление на въздуха с ограничителен резистор. Неговата роля може да играе кондензатор, който пропуска променлив ток, без да се нагрява. Защо това е така е отделен въпрос, който ще разгледаме по-късно. Сега трябва да знаем, че за да може кондензаторът да премине променлив ток, двата полупериода на мрежата задължително трябва да преминат през него. Но светодиодът провежда ток само в една посока. И така, поставяме обикновен диод (или втори светодиод) в противоположния паралел на светодиода и той ще пропусне втория полупериод.
Но сега сме изключили нашата верига от мрежата. На кондензатора остана известно напрежение (до пълната амплитуда, ако си спомняме, равна на 315 V). За да избегнем случаен токов удар, ще осигурим успоредно на кондензатора разряден резистор с висока стойност (така че при нормална работа през него да протича малък ток, който не го нагрява), който при изключване от мрежата , ще разреди кондензатора за части от секундата. И за защита от импулсен ток на зареждане, ние също поставяме резистор с ниско съпротивление. Той също така ще играе ролята на предпазител, незабавно изгарящ, ако кондензаторът случайно се повреди (нищо не трае вечно и това също се случва).
Кондензаторът трябва да бъде най-малко 400 волта или специален за вериги с променлив ток с напрежение най-малко 250 волта.
И ако искаме да направим LED крушка от няколко светодиода? Включваме ги всички последователно, идващият диод е достатъчен за един изобщо.
Диодът трябва да бъде проектиран за ток не по-малък от тока през светодиодите, обратно напрежение - не по-малко от сумата на напрежението върху светодиодите. Още по-добре вземете четен брой светодиоди и ги включете в анти-паралел.
На фигурата са нарисувани три светодиода във всяка верига, всъщност може да има повече от дузина от тях.
Как да изчислим кондензатор? От амплитудното напрежение на мрежата 315V изваждаме сумата от спада на напрежението върху светодиодите (например за три бели това е около 12 волта). Получаваме спад на напрежението в кондензатора Up \u003d 303 V. Капацитетът в микрофаради ще бъде равен на (4,45 * I) / Up, където I е необходимият ток през светодиодите в милиампери. В нашия случай, за 20 mA, капацитетът ще бъде (4,45 * 20) / 303 = 89/303 ~= 0,3 uF. Можете да поставите два кондензатора 0,15uF (150nF) паралелно.
Най-честите грешки при свързване на светодиоди
1. Свързване на светодиода директно към източник на захранване без ограничител на тока (резистор или специален драйверен чип). Обсъдено по-горе. Светодиодът бързо се проваля поради лошо контролирано количество ток.
2. Свързване на светодиоди, свързани паралелно към общ резистор. Първо, поради възможното разсейване на параметрите, светодиодите ще светят с различна яркост. Второ, и по-важно, ако един от светодиодите се повреди, токът на втория ще се удвои и той също може да изгори. В случай на използване на един резистор е по-целесъобразно да свържете светодиодите последователно. След това, когато изчисляваме резистора, оставяме тока същия (например 10 mA) и добавяме предния спад на напрежението на светодиодите (например 1,8 V + 2,1 V = 3,9 V).
3. Серийно включване на светодиоди, предназначени за различни токове. В този случай един от светодиодите ще се износи или ще свети слабо - в зависимост от текущата настройка на ограничителния резистор.
4. Монтиране на резистор с недостатъчно съпротивление. В резултат на това токът, протичащ през светодиода, е твърде голям. Тъй като част от енергията се превръща в топлина поради дефекти в кристалната решетка, тя става твърде много при големи токове. Кристалът прегрява, в резултат на което експлоатационният му живот значително намалява. При още по-голямо надценяване на тока, поради нагряването на областта на p-n прехода, вътрешният квантов добив намалява, яркостта на светодиода пада (това е особено забележимо за червените светодиоди) и кристалът започва да се разпада катастрофално.
5. Свързване на светодиода към електрическа мрежа (напр. 220V) без предприемане на мерки за ограничаване на обратното напрежение. Повечето светодиоди имат граница на обратното напрежение от около 2 волта, докато напрежението на обратния полупериод, когато светодиодът е изключен, създава спад на напрежението в него, равен на захранващото напрежение. Има много различни схеми, които изключват разрушителния ефект на обратното напрежение. Най-простият е обсъден по-горе.
6. Монтиране на резистор с недостатъчна мощност. В резултат на това резисторът се нагрява много и започва да топи изолацията на проводниците, които го докосват. След това боята изгаря върху него и накрая се срутва под въздействието на висока температура. Резисторът може безболезнено да разсее не повече от мощността, за която е проектиран.
Мигащи светодиоди
Мигащият светодиод (MSD) е светодиод с вграден интегриран генератор на импулси с честота на мигане 1,5-3 Hz.
Въпреки компактността, мигащият светодиод включва генератор на полупроводников чип и някои допълнителни елементи. Също така си струва да се отбележи, че мигащият светодиод е доста универсален - захранващото напрежение на такъв светодиод може да варира от 3 до 14 волта за високо напрежение и от 1,8 до 5 волта за екземпляри с ниско напрежение.
Отличителни качества на мигащия диод:
- Малък размер
Компактен светлинен сигнализатор
Широк диапазон на захранващото напрежение (до 14 волта)
Различен цвят на излъчване.
В някои варианти на мигащи светодиоди могат да бъдат вградени няколко (обикновено 3) разноцветни светодиода с различни интервали на мигане.
Използването на мигащи светодиоди е оправдано в компактни устройства, където има високи изисквания към размерите на радиоелементите и захранването - мигащите светодиоди са много икономични, тъй като електронната схема на MSD е направена на MOS структури. Мигащ светодиод може лесно да замени цяла функционална единица.
Символичното графично обозначение на мигащ светодиод на схематичните диаграми не се различава от обозначението на конвенционален светодиод, с изключение на това, че линиите със стрелки са пунктирани и символизират мигащите свойства на светодиода.
Ако погледнете през прозрачния корпус на мигащия светодиод, ще забележите, че той структурно се състои от две части. На основата на катода (отрицателен извод) се поставя светодиоден диоден кристал.
Осцилаторният чип е разположен в основата на анодния терминал.
Чрез три златни джъмпера всички части на това комбинирано устройство са свързани.
Лесно е да различите MSD от конвенционалния светодиод по външния му вид, като погледнете корпуса му през светлината. Вътре в MSD има два субстрата с приблизително еднакъв размер. На първия от тях има кристален светлоизлъчващ куб, изработен от сплав на редки земни елементи.
За увеличаване на светлинния поток, фокусиране и оформяне на диаграмата на излъчване се използва параболичен алуминиев рефлектор (2). В MSD той е малко по-малък в диаметър, отколкото в конвенционален светодиод, тъй като втората част на пакета е заета от субстрат с интегрална схема (3).
И двата субстрата са електрически свързани помежду си чрез два златни жични джъмпера (4). Корпусът на MSD (5) е изработен от матова светлоразсейваща пластмаса или прозрачна пластмаса.
Излъчвателят в MSD не е разположен на оста на симетрия на тялото, следователно, за да се осигури равномерно осветяване, най-често се използва монолитен цветен дифузен светлинен водач. Прозрачният корпус се среща само в МСД с големи диаметри с тясна диаграма на излъчване.
Осцилаторният чип се състои от високочестотен главен осцилатор - работи постоянно - честотата му, според различни оценки, варира около 100 kHz. Заедно с RF генератора работи делител на логически елементи, който разделя високата честота до стойност от 1,5-3 Hz. Използването на високочестотен генератор във връзка с честотен делител се дължи на факта, че внедряването на нискочестотен генератор изисква използването на кондензатор с голям капацитет за синхронизиращата верига.
За да се доведе високата честота до стойност от 1-3 Hz, се използват разделители на логически елементи, които лесно се поставят върху малка площ от полупроводниковия кристал.
В допълнение към главния RF осцилатор и делителя, върху полупроводниковата подложка са направени електронен ключ и защитен диод. За мигащи светодиоди, предназначени за захранващо напрежение от 3-12 волта, също е вграден ограничителен резистор. MSD с ниско напрежение нямат ограничителен резистор Необходим е защитен диод, за да се предотврати повреда на микросхемата при обръщане на захранването.
За надеждна и дългосрочна работа на високоволтовите МСД е желателно да се ограничи захранващото напрежение до 9 волта. С увеличаване на напрежението, разсейваната мощност на MSD се увеличава и, следователно, нагряването на полупроводниковия кристал. С течение на времето прекомерната топлина може да доведе до бързо разграждане на мигащия светодиод.
Можете безопасно да проверите изправността на мигащ светодиод с помощта на батерия от 4,5 волта и резистор 51 ома, свързан последователно със светодиода, с мощност най-малко 0,25 вата.
Здравето на IR диода може да се провери с помощта на камера на мобилен телефон.
Включваме камерата в режим на снимане, улавяме диода на устройството (например дистанционното управление), натискаме бутоните на дистанционното управление, работещият IR диод трябва да мига в този случай.
В заключение, трябва да обърнете внимание на въпроси като запояване и монтаж на светодиоди. Това също са много важни въпроси, които засягат тяхната жизнеспособност.
Светодиодите и микросхемите се страхуват от статично, неправилно свързване и прегряване, запояването на тези части трябва да бъде възможно най-бързо. Трябва да използвате поялник с ниска мощност с температура на върха не повече от 260 градуса и запояване за не повече от 3-5 секунди (препоръки на производителя). Няма да е излишно да използвате медицински пинсети при запояване. Светодиодът се взема с пинсети по-високо от тялото, което осигурява допълнително отвеждане на топлината от кристала по време на запояване.
Краката на светодиода трябва да бъдат огънати с малък радиус (за да не се счупят). Вследствие на сложните извивки, крачетата в основата на корпуса трябва да останат във фабричната позиция и да са успоредни, а не напрегнати (иначе ще се измори и кристалът ще падне от крачетата).