uno de cuestiones importantes cuando se trabaja con LED es su conexión a la red C.A. y alto voltaje. Se sabe que un LED no puede alimentarse directamente desde una red de 220 V. ¿Cómo montar correctamente el circuito y proporcionar energía para solucionar el problema?
Propiedades electricas
Para responder a la pregunta planteada anteriormente, es necesario estudiar propiedades electricas CONDUJO.
Su característica corriente-voltaje es una línea pronunciada. Esto significa que cuando el voltaje aumenta, incluso en una cantidad muy pequeña, la corriente a través del semiconductor emisor aumenta bruscamente. Un aumento de corriente provoca el calentamiento del LED, por lo que simplemente puede quemarse. Este problema se resuelve incluyendo una resistencia limitadora en el circuito.
en el LED pequeño valor voltaje de ruptura inverso (aproximadamente 20 voltios), por lo que no se puede conectar a una red de CA de 220 voltios. Para evitar que la corriente fluya en sentido contrario, es necesario incluir un diodo en el circuito o encender un segundo frente al primer LED. La conexión debe ser paralela.
Entonces, sabemos que cualquier circuito para conectar un LED a una red de 220 voltios debe contener una resistencia y un rectificador; de lo contrario, la energía será imposible.
¿Por qué es necesario tal esquema? En primer lugar, por el diseño del indicador de red. Una luz LED puede ser un excelente indicador para ayudar a determinar si un aparato eléctrico está enchufado o no. Se añade al circuito de interruptores y enchufes para encontrarlos fácilmente en la oscuridad.
Un indicador de este tipo comienza a brillar con un voltaje de unos pocos voltios. Al mismo tiempo, consume una cantidad mínima de electricidad debido a la baja corriente (varios kilómetros de amperios).
¿Qué resistencia debo usar?
Para seleccionar la resistencia de resistencia óptima, debe utilizar la ley de Ohm.
R=(Ugrid-Ul.)/Il.nom.
Supongamos que tomamos un LED rojo para el indicador con un valor de corriente nominal de 18 mA y un voltaje directo de 2,0 voltios.
(311-2)/0,018=17167 Ohmios=17 kOhmios
Expliquemos de dónde viene el número 311. Este es el pico de la onda sinusoidal a lo largo del cual cambia el voltaje en nuestra red. Sin entrar en el ámbito de las matemáticas con todos sus cálculos, podemos decir simplemente que el voltaje máximo es 220 * √2.
En ocasiones hay circuitos que no tienen diodo rectificador. En este caso, la resistencia debe aumentarse varias veces para reducir la corriente y evitar que la luz indicadora se queme.
Circuito elemental de un indicador de corriente.
¿Qué se necesita para fabricar el indicador más simple, que se alimenta de una red de 220 voltios? Aquí está la lista:
- un indicador LED normal de cualquier color que desee;
- resistencia de 100 a 200 kOhm (que más resistencia, menos intensa brillará la bombilla);
- diodo con un voltaje inverso de 100 voltios o más;
- Soldador de baja potencia para no sobrecalentar el LED.
Dado que el número de piezas es mínimo, la placa no se utiliza en la instalación. El indicador está conectado en paralelo al aparato eléctrico.
Para aquellos que no quieren correr buscando un diodo, los fabricantes han creado un indicador de dos colores ya preparado en forma de dos LED integrados en una carcasa. diferentes colores. Suele ser rojo y colores verdes. En este caso se reduce aún más el número de piezas del circuito.
Hay otros esquemas de conexión en los que se sustituye la resistencia por un condensador o se utilizan puentes de diodos, transistores, etc. características de diseño no se introdujeron, la tarea principal es rectificar la corriente y reducirla a un valor seguro.
La indicación luminosa es una parte integral de la electrónica, con la ayuda de la cual una persona puede comprender fácilmente el estado actual del dispositivo. en el hogar dispositivos electronicos la función de indicación la realiza un LED instalado en circuito secundario fuente de alimentación, a la salida de un transformador o estabilizador. Sin embargo, en la vida cotidiana también hay muchas cosas sencillas. diseños electrónicos, que no tienen convertidor, indicador en el que sería una adición útil. Por ejemplo, un LED integrado en la llave de un interruptor de pared sería una excelente referencia para la ubicación del interruptor por la noche. Y el LED en el cuerpo del alargador con enchufes indicará que está conectado a una fuente de alimentación de 220 V.
A continuación se muestran varios circuitos simples, con la ayuda del cual incluso una persona con conocimientos mínimos de ingeniería eléctrica puede conectar un LED a una red de corriente alterna.
Diagramas de conexión
El LED es un tipo diodos semiconductores con una tensión y corriente de alimentación muy inferior a la de una red eléctrica doméstica. En conexión directa en una red de 220 voltios, fallará instantáneamente. Por lo tanto, el diodo luminoso debe conectarse únicamente a través de un elemento limitador de corriente. Los más baratos y fáciles de montar son los circuitos con un elemento reductor en forma de resistencia o condensador.
Un punto importante al que debe prestar atención al conectar un LED a una red de CA es la limitación de voltaje inverso. Esta tarea puede realizarse fácilmente mediante cualquier diodo de silicio diseñado para una corriente no menor que la que fluye en el circuito. El diodo se conecta en serie después de la resistencia o con polaridad inversa en paralelo con el LED.
Existe la opinión de que se puede prescindir de limitar el voltaje inverso, ya que una falla eléctrica no daña el diodo emisor de luz. Sin embargo, la corriente inversa puede causar sobrecalentamiento. unión pn, lo que provoca una ruptura térmica y la destrucción del cristal LED.
En lugar de un diodo de silicio, se puede utilizar un segundo diodo emisor de luz con una corriente directa similar, que se conecta en polaridad inversa en paralelo con el primer LED.
La desventaja de los circuitos de resistencia limitadores de corriente es la necesidad de disipación. energía alta. Este problema adquiere especial relevancia cuando se conecta una carga con un gran consumo de corriente. Este problema se resuelve reemplazando la resistencia por un capacitor no polar, que en tales circuitos se llama balasto o extinción.
Un condensador apolar conectado a una red de CA se comporta como una resistencia, pero no disipa la energía consumida en forma de calor.
En estos circuitos, cuando se corta la alimentación, el condensador permanece sin descargar, lo que genera riesgo de descarga eléctrica. 
Este problema se resuelve fácilmente conectando al condensador una resistencia en derivación de 0,5 vatios con una resistencia de al menos 240 kOhm.
Cálculo de una resistencia para un LED.
En todos los circuitos anteriores con una resistencia limitadora de corriente, la resistencia se calcula según la ley de Ohm: R = U/I, donde U es la tensión de alimentación, I es la corriente de funcionamiento del LED. La potencia disipada por la resistencia es P = U * I. Estos datos se pueden calcular usando.
Importante. Si planea utilizar el circuito en un paquete de baja convección, se recomienda aumentar el valor máximo de disipación de potencia de la resistencia en un 30%.
Cálculo de un condensador de extinción para un LED. Esta fórmula está simplificado, pero su precisión es suficiente para circuitos de conexión de LED con voltajes de suministro de hasta 20 voltios.
Importante. Para proteger el circuito contra sobretensiones y ruidos impulsivos, se debe seleccionar un condensador de extinción con una tensión de funcionamiento de al menos 400 V.
Es mejor usar un condensador. tipo cerámico K10–17 con un voltaje de funcionamiento superior a 400 V o su equivalente importado. No se deben utilizar condensadores electrolíticos (polares).
Necesitas saber esto
Lo principal es recordar las precauciones de seguridad. Los circuitos presentados funcionan con 220 V CA y, por tanto, requieren una atención especial durante el montaje.
La conexión del LED a la red debe realizarse estrictamente de acuerdo con el diagrama del circuito. La desviación del plan o la negligencia pueden llevar a cortocircuito o fallo de piezas individuales.
Las fuentes de alimentación sin transformador deben montarse con cuidado y recordar que no tienen aislamiento galvánico con la red. El circuito terminado debe estar aislado de forma segura de los vecinos. piezas de metal y protegido del contacto accidental. Sólo se puede desmontar con la fuente de alimentación apagada.
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Probablemente no me equivoque si digo que más del 90% de los residentes rusos saben qué tiras de led, a la pregunta "¿Se pueden utilizar transformadores de lámparas halógenas para alimentar tiras de LED?" Ellos responderán “¡no, no puedes!” La explicación más común será la banal "el transformador electrónico es corriente alterna, pero los LED necesitan corriente constante". Esto es exactamente lo que nos dicen en las tiendas, este es exactamente el leitmotiv de la gran mayoría de artículos “profesionales” sobre este tema, que, en general, ha enseñado a la gente a gastar mucho más dinero.
Si esto siempre está justificado y cómo se comportan realmente los LED de las tiras de LED más comunes cuando se alimentan con corriente alterna, intentaremos descubrirlo en el proceso de lectura de este artículo.
Inmediatamente haré una reserva de que para designar "LED" continuaré usando la abreviatura LED, evidente y completamente natural, y deliberadamente no usaré la abreviatura técnica en inglés LED (Light Emitting Diode) para este concepto. En nuestro país actual, la falta de una adecuada formación técnica Los gerentes y vendedores en las tiendas ya han provocado la acumulación de basura y la aparición de un lenguaje técnico poco natural, tonto para el oído y terrible para escribir combinaciones de letras “leds”, “led'ы”, “ice”, o como vi recientemente en una línea progresiva - "LED LED" . No sólo es “mantequilla – mantequilla”, simplemente no quiero hacer eco y crear esta “confusión de palabras”...
La fuente ideológica para la redacción del estudio fue el deseo de larga data de refutar declaraciones infundadas y categóricas sobre la inadmisibilidad de alimentar LED con corriente alterna. En general, el carácter controvertido de esta afirmación ciertamente llama la atención de cualquier especialista (y también de un “no especialista”) que entienda que un LED, aunque emite luz, es ante todo un DIODO. Y esto significa que emiten bajo la influencia. voltaje CA seguirá allí, pero sólo durante su vida media.
Esencialmente, necesitaremos responder consistentemente tres preguntas:
1) ¿Podrá el vehículo eléctrico “arrancar” al conectar una carga en forma de diodos semiconductores?2) Si se inicia el ET, ¿la “variable” del pulso excederá influencia electrica Parámetros permitidos de LED individuales en cintas. Si lo excede, ¿cuánto durará el SD en tales condiciones?
3) ¿Qué es? eficiencia económica del uso de ET en diseños de iluminación sobre tiras de LED.
Entonces, hace seis meses tuve una oportunidad conveniente para experimentar.
Necesitaba iluminar el espacio de los cajones y armarios del escritorio de mi taller. Después de equipar la cocina, me quedaron 1,2 metros de cinta LED monocolor con una potencia total de unos 17 W (Aztech 14 Watt/metro) y un transformador electrónico de lámparas halógenas - EAC 12V 20-60 W, el más común. y el más barato, comprado por 74 rublos en julio de 2014. Para empezar, para iniciar el ET, lo cargué con una lámpara halógena normal de 20 W y luego conecté los 1,2 metros de tira en paralelo (Fig. 1). Como era de esperar, la cinta se iluminó. Al mismo tiempo, el brillo de la cinta era uniforme, de brillo medio, sin ningún parpadeo perceptible a la vista, lo cual no es sorprendente, porque El meandro de salida del ET se modula según la amplitud, apenas perceptible a simple vista, a una frecuencia de 100 Hz. Durante el experimento, apagar la lámpara en dicho circuito provocó inmediatamente el cese del brillo de la tira de LED, lo que indicaba la imposibilidad de iniciar el ET con un voltaje de media onda. Luego dividí la cinta en dos secciones y las encendí espalda con espalda (Fig. 2), lo que, según el plan, debía garantizar el funcionamiento de la etapa de salida ET en ambos semiciclos. Al mismo tiempo, para eliminar el desequilibrio de corrientes en sentido opuesto y el sobrecalentamiento del devanado de salida del ET debido a la aparición de un componente constante, me aseguré de que el número de LED en ambos brazos de carga fuera igual (8 W cada uno). Inmediatamente después de conectarse de acuerdo con este esquema (Fig.2), el transformador entró de manera segura en modo de generación, y ambas tiras de LED se iluminaron de manera uniforme y se dejaron durante 1 hora, durante la cual ni ellos ni el propio vehículo eléctrico se calentaron en absoluto, lo que bastante indicado bastante normal modos eléctricos que no.Entonces, la respuesta a la primera pregunta: ¿arrancará el vehículo eléctrico al reemplazar las lámparas halógenas por LED? es positiva. ¡Sí, comenzará! Si garantiza la conexión espalda con espalda de las cintas como en la Figura 2.
Y mirando hacia adelante...
De cara al futuro, diré que, como lo demostró otro experimento, un ET con una potencia de lanzamiento mínima de 20 W se lanzó con éxito incluso con una carga LED total de 10 W (5 W en cada brazo).
Sigamos adelante. Ahora estamos tratando de encontrar la respuesta a segunda pregunta nuestra investigación. Pero ahora los experimentos por sí solos no son suficientes para nosotros; necesitaremos conocimientos de TERCiE (Teoría de elementos y circuitos eléctricos de radio), que en última instancia nos permitirán suponer: ¿es posible alimentar cintas SD durante mucho tiempo en este modo sin problemas graves? ¿Daño a su durabilidad, si es que hablamos de daño?
Comencemos con el dispositivo de cinta SD. La cinta consta de secciones de trabajo conectadas en paralelo (Fig. 3) de tres emisores (indicados en el diagrama - E), que son tres LED separados bajo una capa de fósforo común. Cada diodo (D en el diagrama) del emisor está conectado en serie en tríadas con diodos de otros emisores y una resistencia que establece el punto de funcionamiento calculado de los diodos (Ver Fig. 4).
La resistencia en la tríada se selecciona de tal manera que, cuando se alimenta con 12 V y el punto de funcionamiento calculado del diodo Upr = 3,3 V, Ipr = 14 mA, se extingue un exceso de voltaje de aproximadamente 2 voltios.
Por cierto, interesante...
Esta disposición de la tríada es fiable y práctica, porque si falla un solo LED de la tríada, ninguno de los emisores se apagará por completo, sino que seguirá encendido, aunque con un tercio menos de brillo. Por supuesto, puede crear una tríada basada en un solo emisor (y estas cintas están disponibles a la venta). En ellos, la sección de trabajo que determina su corte será un fragmento con un único emisor y una resistencia, pero en este caso el fallo de un único LED de la tríada provocará la pérdida de luminosidad de todo el emisor, lo que provocará ser inmediatamente perceptible en cualquier lámpara.
Habiendo rebuscado entre los fabricantes de LED SMD, es fácil de encontrar y parámetros eléctricos SD aplicada:
Para completar el estudio, también medí la característica corriente-voltaje (CVC) de la sección de trabajo de la cinta (Fig. 5) y, mediante un simple recálculo, obtuve la característica corriente-voltaje para un LED separado (Fig. 6).
Espero que...
Espero que no tengas dudas de que esto se podría haber hecho físicamente y los resultados hubieran sido los mismos.
Fig.5
Las características corriente-voltaje que se muestran en las figuras no requieren explicación adicional. Solo agregaré que cuando el voltaje es inferior a 2,35 V en un LED separado, su brillo está completamente ausente, lo que corresponde a un voltaje de suministro del área de trabajo de aproximadamente 7 V, y un voltaje de suministro de 15,5 V en el La cinta es completamente segura, porque La corriente a través de un LED separado no excede los 30 mA de funcionamiento normal.
Sin embargo, todas estas expresiones numéricas de los parámetros operativos son relevantes sólo para corriente continua. Vamos a probar el diodo cuando se expone a voltaje alterno, es decir. voltaje de pulso en diferentes direcciones. Sin embargo, con tal nutrición es extremadamente valores válidos Las corrientes y voltajes en el diodo pueden ser varias veces, o incluso decenas de veces, mayores que los límites para la corriente continua (esto es bien sabido y los gerentes que dudan pueden leer conferencias sobre centrales térmicas); todo depende de la duración y la frecuencia. de exposición. Pero aquí está el problema: el voltaje de salida del ET tiene suficiente forma compleja, lo que no permite una descripción matemáticamente confiable dentro del alcance de este artículo, y las características de rendimiento de los LED no se proporcionan en una sección de valores absolutos para modos de funcionamiento pulsados. Aunque, es cierto, hay un parámetro (Ipr imp), pero para qué duración del pulso es relevante, no está claro, para qué ciclo de trabajo del efecto es aplicable, también solo se puede adivinar.
El punto es....
El caso es que la unión p-n de un semiconductor, cuando funciona con corriente alterna (pulso), funciona con una carga variable. Los periodos de corriente que provocan el calentamiento y funcionamiento del LED mediante la emisión de ondas luminosas se sustituyen por pausas de reposo (durante las cuales no fluye corriente por la unión) y en las que el semiconductor se enfría. Y la pregunta aquí no es tanto el valor absoluto de la corriente a través del semiconductor, sino más bien si el semiconductor tendrá tiempo de enfriarse lo suficiente durante la pausa sin corriente para compensar el calentamiento que se produjo durante el período actual. Aquellos. prevenir la ruptura térmica.
Aquí quiero recordar la “física” de las fallas de los semiconductores. Esto nos permitirá comprender la esencia de los procesos en curso. Ella, la física, es generalmente conocida, pero según sus propias palabras: la durabilidad de cualquier dispositivo está determinada por su tolerancia a fallos. Las fallas de los diodos durante el funcionamiento normal ocurren en caso de falla térmica o eléctrica.
La avería eléctrica, por regla general, ocurre cuando se excede el voltaje inverso permitido (Urev). En este caso, el diodo pierde la propiedad de conductividad unidireccional y comienza a conducir en ambas direcciones. En la mayoría de los casos, la avería eléctrica es reversible y se restablece la funcionalidad del dispositivo.
Pero la ruptura térmica, por el contrario, es irreversible y ocurre cuando hay un exceso de corriente en la dirección directa (con menos frecuencia inversa, que ocurre después de una ruptura eléctrica) y conlleva un cambio destructivo en el cristal semiconductor como resultado de una fuerte local. sobrecalentamiento pn transición, incapaz de atravesarse a sí misma gran número partículas cargadas.
La cuestión aquí es que hasta que se hayan creado las condiciones para que se produzca una ruptura térmica, el semiconductor estará funcionando. Repito que en general no importa el valor absoluto que tenga la corriente que lo atraviesa. ¡Puede ser muy grande! Lo principal es que nuestro diodo no tiene tiempo de sobrecalentarse. El pasaporte para cualquier diodo indica dos parámetros máximos permitidos: corriente directa máxima Ipr mzx y tensión inversa máxima U arr max, para exposición prolongada a corriente continua, que cuando condiciones estándar Se garantiza que el funcionamiento no provocará averías eléctricas ni térmicas.
Por tanto, para estudiar el grado de influencia de la tensión alterna en los LED, partiremos del postulado de que cualquier corriente pulsada de larga duración puede llevarse a un valor de corriente continua en el que el trabajo realizado por el LED bajo la influencia de la corriente pulsada Será idéntico a trabajar con corriente constante.
¿Cómo evaluamos el trabajo producido por un LED? Sí, muy sencillo. El LED, bajo la influencia de la corriente que lo atraviesa, realiza un trabajo para liberar energía luminosa y calor. Y podemos medir y comparar muy fácilmente estos dos parámetros para ambos tipos de corriente, lo que significa que podemos determinar cuánto carga el LED el voltaje de salida ET en comparación con un estabilizador estándar de 12 V.
Para evaluar la energía luminosa emitida por una sección de trabajo separada de la tira de LED, medí la dependencia de la iluminación del voltaje de suministro. La iluminación se midió a una distancia de 10 cm de los emisores (Fig. 7).
Así, en en esta etapa, tenemos todo listo para obtener respuesta a la segunda y tercera pregunta de nuestra investigación.
Empecemos.
Primero, examinemos el voltaje de salida de nuestro ET: Diré de inmediato que es imposible utilizar un amperímetro-voltímetro electrónico doméstico para medir la amplitud de un voltaje de esta forma. Está diseñado para medir oscilaciones estrictamente armónicas, pero en nuestro caso será muy mentiroso, porque estamos ante una tensión de pulso alterno modulada en amplitud por una corriente de doble frecuencia industrial. Frecuencia de modulación 100 Hz, frecuencia de llenado: 10 KHz – onda cuadrada bidireccional, amplitud de señal Ua = 18 Voltios. El osciloscopio no detectó ningún pico individual con una amplitud superior a 18 V. Dado que el relleno es un meandro, el valor de la tensión efectiva estará enteramente sujeto a la ley de la señal moduladora, y por tanto en nuestro caso Uact = Uа/√2 = 18/1,41 = 12,7 V. Es por eso que la hoja de datos del vehículo eléctrico indica que el voltaje de salida es ~12V.
Al observar los diagramas y compararlos con las características de rendimiento y las características de corriente-voltaje, queda claro que cuando la corriente continua actúa sobre el LED, es poco probable que vayamos más allá de los parámetros permitidos. Línea límite reclamada corriente de impulso para un solo LED a 60 mA solo se puede lograr en Upr > 3,9 V, es decir cuando la tensión de alimentación en la cinta es superior a 20 V (ver características corriente-tensión), pero, como vemos, todavía no alcanzamos tales valores. Por otro lado, es fácil ver que la duración de la exposición a un voltaje superior a los 15,5 V mencionados y completamente seguros (a los que la corriente a través del LED no supera los 30 mA) no supera el 8% de la potencia total. tiempo de suministro del vehículo eléctrico en cuestión. Creo que esto no es peligroso para la diabetes. DE ACUERDO. Recordemos. Lo comprobaremos un poco más tarde.
Ahora estimemos si iremos más allá de los límites permitidos de voltaje inverso incluso cuando nos expongamos a un voltaje de medio ciclo inverso. En este caso, se puede despreciar la resistencia R en la tríada, Ua (18 V) se distribuirá uniformemente entre los LED de la tríada y el valor de amplitud del voltaje a través del diodo será 6 V, que es mayor que el declarado. 5V. Pero la duración del exceso nuevamente no excederá el 8% del tiempo total de funcionamiento del LED, y la segunda cosa que realmente me confundió es que el voltaje inverso permitido en todas las hojas de datos es sospechosamente el mismo para diferentes series de LED. Siempre es igual a 5V. DE ACUERDO. Recordemos esto y comencemos a sacar los primeros resultados.
Entonces, teóricamente, con un semiciclo directo no deberíamos exceder las corrientes directas para el LED, y con un semiciclo inverso, el exceso del voltaje inverso permitido declarado es pequeño, tanto en términos de la duración de la exposición como en valor absoluto.
Bueno, ahora es el momento de poner a prueba nuestras conclusiones en la práctica. Evaluemos prácticamente la potencia lumínica y térmica. Si la luz y el calor generados por la cinta no superan los que se liberan cuando se alimenta con una fuente de alimentación estándar para cintas LED, entonces se confirmará nuestra conclusión teórica positiva.
Habiendo alimentado la cinta desde el ET en modo contraparalelo, medimos la salida de luz de una sola sección de trabajo de la cinta desde tres emisores y comparamos los valores con la característica de la Fig. 7. ¡El luxómetro registra los valores a 970-990 lux, lo que corresponde a que la cinta se alimenta desde una fuente de voltaje justo por debajo de 10 V! El calentamiento de la cinta resultó ser insignificante y después de 1 hora de funcionamiento no superó los 35 grados Celsius, a una temperatura ambiente de 25°C. En condiciones similares, pero con alimentación CC Upr=12 V, la cinta se calentó hasta 49 °C y la iluminación generada fue de aproximadamente 2000 Lux. Estos resultados indican claramente que, a pesar de todas las exhortaciones de marketing, el semiconductor, cuando es alimentado por un ET, funciona en modo subcargado y difícilmente se puede esperar su muerte inminente. Por cierto, mirando la Fig. 9, y habiendo medido las áreas de las figuras en celeste y colores ladrillo Puedes entender por qué los LED brillan como si estuvieran alimentados por 10V. El hecho es que la cifra azul claro caracteriza las condiciones bajo las cuales funciona la cinta SD. trabajo útil(recuerde que esto sucede en Upit > 7 Voltios). La cifra marrón claro menos la cifra azul claro son las condiciones bajo las cuales la cinta SD está inactiva: ¡no funciona! La proporción de sus áreas es exactamente 10 a 8. Sin embargo, todo encaja, jeje.
Y, sin embargo, en el contexto de una respuesta positiva a la segunda pregunta de nuestra investigación, la idea de que, aunque sea insignificante, supere el voltaje inverso permitido, no me dio descanso. En resumen, decidí hacerlo de la manera más difícil: conecté la cinta a una fuente de corriente continua y, aumentando gradualmente el voltaje inverso, comencé a esperar a que el miliamperímetro registrara una falla eléctrica. Habiendo llevado el voltaje inverso en un LED separado a casi 20 voltios, todavía no logré una avería. La corriente inversa no superó los 15 μA. Habiendo dejado todo este asunto durante casi un día, estaba convencido de que no les había pasado nada a los emisores y, aparentemente, no debería suceder nada en el futuro previsible con pulsos cortos de 6V frente a 5V.
Programa educativo > Varios, pero útiles.
Cómo alimentar un LED desde una red de 220 V.
Parecería que todo es sencillo: ponemos una resistencia en serie y listo. Pero necesitas recordar una cosa. característica importante LED: tensión inversa máxima permitida. Para la mayoría de los LED es de unos 20 voltios. Y cuando lo conecta a la red con polaridad inversa (la corriente es alterna, medio ciclo va en una dirección y la segunda mitad en la dirección opuesta), se le aplicará el voltaje de amplitud total de la red: 315 voltios. ! ¿De dónde viene esta cifra? 220 V es el voltaje efectivo, mientras que la amplitud es (raíz de 2) = 1,41 veces mayor.
Por lo tanto, para guardar el LED, debe colocar un diodo en serie con él, lo que no permitirá que le pase voltaje inverso.
Otra opción para conectar un LED a una fuente de alimentación de 220V:
O coloque dos LED uno detrás del otro.
La opción de suministrar energía desde la red con una resistencia de extinción no es la más óptima: se liberará una cantidad significativa de energía a través de la resistencia. De hecho, si utilizamos una resistencia de 24 kOhm ( corriente máxima 13 mA), entonces la potencia disipada será de aproximadamente 3 W. Puedes reducirlo a la mitad conectando un diodo en serie (entonces el calor se liberará sólo durante un medio ciclo). El diodo debe tener un voltaje inverso de al menos 400 V. Cuando enciende dos LED contadores (incluso los hay con dos cristales en una carcasa, generalmente diferentes colores, un cristal es rojo y el otro es verde), puedes poner dos resistencias de dos vatios, cada una con la mitad de resistencia.
Haré una reserva de que al usar una resistencia de alta resistencia (por ejemplo, 200 kOhm), es posible encender el LED sin un diodo protector. La corriente de ruptura inversa será demasiado baja para provocar la destrucción del cristal. Por supuesto, el brillo es muy bajo, pero, por ejemplo, para iluminar un interruptor en el dormitorio en la oscuridad, será suficiente.
Debido a que la corriente en la red es alterna, se puede evitar un desperdicio innecesario de electricidad al calentar el aire con una resistencia limitadora. Su función puede desempeñarla un condensador que pasa corriente alterna sin calentarse. Por qué es así es una cuestión aparte, lo consideraremos más adelante. Ahora necesitamos saber que para que un capacitor pase corriente alterna, ambos semiciclos de la red deben pasar a través de él. Pero el LED sólo conduce corriente en una dirección. Esto significa que colocamos un diodo normal (o un segundo LED) en paralelo al LED y se saltará el segundo medio ciclo.
Pero ahora hemos desconectado nuestro circuito de la red. Queda algo de voltaje en el capacitor (hasta la amplitud total, si recordamos, igual a 315 V). Para evitar descargas eléctricas accidentales, proporcionaremos una resistencia de descarga de alto valor paralela al capacitor (de modo que cuando funcionamiento normal por él circulaba una corriente insignificante, que no provocaba que se calentara), que, al desconectarlo de la red, descargaba el condensador en una fracción de segundo. Y para protección contra el impulso. corriente de carga También instalaremos una resistencia de baja resistencia. También desempeñará el papel de fusible, que se quemará instantáneamente en caso de una avería accidental del condensador (nada dura para siempre, y esto también sucede).
El condensador debe ser para una tensión de al menos 400 voltios, o especial para circuitos de corriente alterna con una tensión de al menos 250 voltios.
Y si queremos hacer bombilla de luz LED¿De varios LED? Los encendemos todos en serie; un diodo contador es suficiente para todos.
El diodo debe estar diseñado para una corriente no menor que la corriente a través de los LED, el voltaje inverso, al menos la suma del voltaje a través de los LED. Mejor aún, tome un número par de LED y enciéndalos uno detrás del otro.
En la figura, hay tres LED en cada cadena; de hecho, puede haber más de una docena de ellos.
¿Cómo calcular un condensador? Del voltaje de amplitud de la red de 315 V restamos la suma de la caída de voltaje en los LED (por ejemplo, para tres blancos esto es aproximadamente 12 voltios). Obtenemos la caída de voltaje en el capacitor Up=303 V. La capacidad en microfaradios será igual a (4,45*I)/Up, donde I es la corriente requerida a través de los LED en miliamperios. En nuestro caso, para 20 mA la capacitancia será (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 µF. Puedes colocar dos condensadores de 0,15 µF (150 nF) en paralelo.
Los errores más comunes al conectar LED
1. Conecte el LED directamente a la fuente de alimentación sin un limitador de corriente (resistencia o chip controlador especial). Discutido anteriormente. El LED falla rápidamente debido a una corriente mal controlada.
2. Conexión de LED conectados en paralelo a una resistencia común. En primer lugar, debido a la posible dispersión de parámetros, los LED se iluminarán con diferente brillo. En segundo lugar, y lo más importante, si uno de los LED falla, la corriente del segundo se duplicará y también puede quemarse. Si utiliza una resistencia, es más recomendable conectar los LED en serie. Luego, al calcular la resistencia, dejamos la corriente igual (por ejemplo, 10 mA) y sumamos la caída de tensión directa de los LED (por ejemplo, 1,8 V + 2,1 V = 3,9 V).
3. Encendido de LED en serie, diseñados para diferentes corrientes. En este caso, uno de los LED se desgastará o brillará tenuemente, dependiendo de la configuración actual de la resistencia limitadora.
4. Instalación de una resistencia de resistencia insuficiente. Como resultado, la corriente que fluye a través del LED es demasiado alta. Dado que parte de la energía se debe a defectos red cristalina se convierte en calor, luego con corrientes altas se vuelve demasiado. El cristal se sobrecalienta, por lo que su vida útil se reduce significativamente. Con un aumento aún mayor de la corriente debido al calentamiento de la región de la unión pn, la eficiencia cuántica interna disminuye, el brillo del LED cae (esto es especialmente notable en el caso de los LED rojos) y el cristal comienza a colapsar catastróficamente.
5. Conectar el LED a una red de corriente alterna (por ejemplo, 220 V) sin tomar medidas para limitar la tensión inversa. Para la mayoría de los LED, el voltaje inverso máximo permitido es de aproximadamente 2 voltios, mientras que el voltaje de medio ciclo inverso cuando el LED está bloqueado crea una caída de voltaje a través de él igual al voltaje de suministro. Existen muchos esquemas diferentes que eliminan los efectos destructivos del voltaje inverso. El más simple se analiza anteriormente.
6. Instalación de una resistencia de potencia insuficiente. Como resultado, la resistencia se calienta mucho y comienza a derretir el aislamiento de los cables que la tocan. Luego la pintura se quema y finalmente colapsa bajo la influencia. temperatura alta. Una resistencia no puede disipar con seguridad más que la potencia para la que está diseñada.
LED parpadeantes
Un LED intermitente (MSD) es un LED con un generador de impulsos integrado con una frecuencia de destello de 1,5 -3 Hz.
A pesar de su tamaño compacto, el LED parpadeante incluye un chip generador de semiconductores y algunos elementos adicionales. También vale la pena señalar que el LED intermitente es bastante universal: el voltaje de alimentación de dicho LED puede oscilar entre 3 y 14 voltios para los de alto voltaje y entre 1,8 y 5 voltios para los de bajo voltaje.
Cualidades distintivas de los LED parpadeantes:
Tallas pequeñas
Dispositivo de señalización luminosa compacto
Amplio rango de tensión de alimentación (hasta 14 voltios)
Varios colores radiación.
En algunas versiones de LED parpadeantes, se pueden incorporar varios (generalmente 3) LED multicolores con diferentes frecuencias de flash.
El uso de LED parpadeantes se justifica en dispositivos compactos donde se exigen mucho las dimensiones de los elementos de radio y la fuente de alimentación; los LED parpadeantes son muy económicos porque circuito electronico El MSD está fabricado sobre estructuras MOS. Un LED parpadeante puede sustituir fácilmente una unidad funcional completa.
Condicional designación gráfica LED parpadeante encendido diagramas de circuito No se diferencia de la designación de un LED convencional, excepto que las líneas de flecha están punteadas y simbolizan las propiedades de parpadeo del LED.
Si miras a través del cuerpo transparente del LED parpadeante, notarás que consta de dos partes. Se coloca un cristal de diodo emisor de luz en la base del cátodo (terminal negativo).
El chip generador está ubicado en la base del terminal del ánodo.
Tres puentes de alambre dorado conectan todas las partes de este dispositivo combinado.
Es fácil distinguir un MSD de un LED normal por apariencia, mirando su cuerpo a la luz. Dentro del MSD hay dos sustratos de aproximadamente mismo tamaño. En el primero de ellos hay un cubo cristalino de un emisor de luz hecho de una aleación de tierras raras.
para ampliar flujo luminoso Para el enfoque y la formación del haz se utiliza un reflector parabólico de aluminio (2).
En un MSD tiene un diámetro ligeramente menor que en un LED convencional, ya que la segunda parte de la carcasa está ocupada por un sustrato con circuito integrado (3).
Eléctricamente, ambos sustratos están conectados entre sí mediante dos puentes de hilo dorado (4). La carcasa del MSD (5) está fabricada de plástico mate difusor de luz o de plástico transparente.
El emisor del MSD no está ubicado en el eje de simetría de la carcasa, por lo que para garantizar una iluminación uniforme, se utiliza con mayor frecuencia una guía de luz difusa de color monolítica. La carcasa transparente se encuentra sólo en los MSD. grandes diámetros, teniendo un patrón de radiación estrecho.
El chip generador consta de un oscilador maestro de alta frecuencia; su frecuencia, según diversas estimaciones, oscila alrededor de 100 kHz; Un divisor basado en elementos lógicos trabaja junto con el generador de RF, que divide la alta frecuencia a un valor de 1,5-3 Hz. El uso de un generador de alta frecuencia junto con un divisor de frecuencia se debe al hecho de que la implementación de un generador de baja frecuencia requiere el uso de un condensador de gran capacidad para el circuito de sincronización.
traer frecuencia alta Hasta un valor de 1-3 Hz, se utilizan divisores en elementos lógicos, que son fáciles de colocar en área pequeña cristal semiconductor.
Además del oscilador y divisor de RF maestro, el sustrato semiconductor está equipado con llave electrónica y un diodo protector. Los LED parpadeantes, diseñados para una tensión de alimentación de 3 a 12 voltios, también tienen una resistencia limitadora incorporada. Los MSD de bajo voltaje no tienen una resistencia limitadora. Es necesario un diodo protector para evitar fallas del microcircuito cuando se invierte la fuente de alimentación.
Para un funcionamiento confiable y a largo plazo de los MSD de alto voltaje, es aconsejable limitar el voltaje de suministro a 9 voltios. A medida que aumenta el voltaje, aumenta la disipación de potencia del MSD y, en consecuencia, aumenta el calentamiento del cristal semiconductor. Con el tiempo, el calor excesivo puede hacer que el LED parpadeante se degrade rápidamente.
Puede comprobar de forma segura la capacidad de servicio de un LED parpadeante utilizando una batería de 4,5 voltios y una resistencia de 51 ohmios conectada en serie con el LED, con una potencia de al menos 0,25 W.