Một trong vấn đề quan trọng khi làm việc với đèn LED là kết nối của nó với mạng Dòng điện xoay chiều và điện áp cao. Được biết, đèn LED không thể được cấp nguồn trực tiếp từ mạng 220 V. Làm thế nào để lắp ráp đúng mạch và cung cấp năng lượng để giải quyết vấn đề?
Tính chất điện
Để trả lời câu hỏi đặt ra ở trên, cần nghiên cứu tính chất điện DẪN ĐẾN.
Đặc tính dòng điện-điện áp của nó là đường dốc. Điều này có nghĩa là khi điện áp tăng dù chỉ một lượng rất nhỏ, dòng điện qua chất bán dẫn phát ra sẽ tăng mạnh. Sự gia tăng dòng điện dẫn đến làm nóng đèn LED, do đó nó có thể bị cháy. Vấn đề này được giải quyết bằng cách thêm một điện trở giới hạn vào mạch.
Tại đèn LED giá trị nhỏđiện áp đánh thủng ngược (khoảng 20 volt), do đó không thể kết nối nó với mạng xoay chiều 220 volt. Để ngăn dòng điện chạy ngược chiều, cần đưa một diode vào mạch hoặc bật cái thứ hai đối diện với đèn LED thứ nhất. Kết nối phải song song.
Vì vậy, chúng ta biết rằng bất kỳ mạch nào để kết nối đèn LED với mạng 220 volt đều phải chứa điện trở và bộ chỉnh lưu, nếu không sẽ không thể cấp nguồn.
Tại sao cần có một kế hoạch như vậy? Trước hết, về thiết kế chỉ báo mạng. Đèn LED có thể là một chỉ báo tuyệt vời để giúp xác định xem một thiết bị điện đã được cắm hay chưa. Nó được thêm vào mạch của công tắc và ổ cắm để dễ dàng tìm thấy chúng trong bóng tối.
Đèn báo như vậy bắt đầu phát sáng ở điện áp chỉ vài volt. Đồng thời, nó tiêu thụ một lượng điện tối thiểu do dòng điện thấp (vài dặm ampe).
Tôi nên sử dụng điện trở nào?
Để chọn điện trở tối ưu, bạn cần sử dụng định luật Ohm.
R=(Ugrid-Ul.)/Il.nom.
Giả sử chúng ta lấy đèn LED màu đỏ làm chỉ báo có giá trị dòng điện danh nghĩa là 18 mA và điện áp chuyển tiếp là 2,0 Vôn.
(311-2)/0,018=17167 Ohm=17 kOhm
Hãy giải thích số 311 đến từ đâu. Đây là đỉnh của sóng hình sin mà điện áp trong mạng của chúng ta thay đổi. Không đi sâu vào lĩnh vực toán học với tất cả các tính toán của nó, chúng ta có thể nói một cách đơn giản rằng điện áp cực đại là 220 * √2.
Đôi khi có những mạch không có diode chỉnh lưu. Trong trường hợp này, điện trở phải được tăng lên nhiều lần để giảm dòng điện và bảo vệ đèn báo không bị cháy.
Mạch sơ cấp của đồng hồ đo dòng điện
Những gì cần thiết để tạo ra chỉ báo đơn giản nhất được cấp nguồn từ mạng 220 volt? Đây là danh sách:
- một đèn LED chỉ báo thông thường có bất kỳ màu nào bạn thích;
- điện trở từ 100 đến 200 kOhm (hơn nhiều sức đề kháng hơn, bóng đèn sẽ phát sáng càng kém);
- diode có điện áp ngược từ 100 volt trở lên;
- sắt hàn công suất thấp để không làm đèn LED quá nóng.
Vì số lượng bộ phận tối thiểu nên bo mạch không được sử dụng trong quá trình lắp đặt. Đèn báo được kết nối song song với thiết bị điện.
Đối với những người không muốn chạy khắp nơi tìm kiếm một diode, các nhà sản xuất đã đưa ra một đèn báo hai màu làm sẵn dưới dạng hai đèn LED được tích hợp trong một vỏ. màu khác. Nó thường có màu đỏ và màu xanh lá cây. Trong trường hợp này, số lượng phần mạch còn giảm hơn nữa.
Có các sơ đồ kết nối khác trong đó điện trở được thay thế bằng tụ điện hoặc cầu diode, bóng bán dẫn, v.v. Nhưng không có vấn đề gì. tính năng thiết kế chưa được giới thiệu, nhiệm vụ chính là điều chỉnh dòng điện và giảm nó về giá trị an toàn.
Chỉ báo ánh sáng là một phần không thể thiếu của thiết bị điện tử, nhờ đó một người có thể dễ dàng hiểu được trạng thái hiện tại của thiết bị. Trong gia đình các thiết bị điện tử vai trò chỉ báo được thực hiện bởi một đèn LED được lắp đặt trong mạch thứ cấp nguồn điện, ở đầu ra của máy biến áp hoặc bộ ổn định. Tuy nhiên, trong cuộc sống hằng ngày cũng có rất nhiều điều đơn giản. thiết kế điện tử, không có bộ chuyển đổi, một chỉ báo trong đó sẽ là một bổ sung hữu ích. Ví dụ, một đèn LED tích hợp trong phím công tắc trên tường sẽ là một tài liệu tham khảo tuyệt vời cho vị trí của công tắc vào ban đêm. Và đèn LED ở thân dây nối dài có ổ cắm sẽ báo hiệu rằng nó được kết nối với nguồn điện 220 V.
Dưới đây là một số mạch đơn giản, với sự trợ giúp của nó, ngay cả một người có kiến thức tối thiểu về kỹ thuật điện cũng có thể kết nối đèn LED với mạng dòng điện xoay chiều.
Sơ đồ kết nối
LED là một loại điốt bán dẫn với điện áp và dòng điện cung cấp thấp hơn nhiều so với mạng điện gia đình. Tại kết nối trực tiếp vào mạng 220 volt, nó sẽ bị hỏng ngay lập tức. Do đó, diode phát sáng chỉ được kết nối thông qua phần tử giới hạn dòng điện. Rẻ nhất và dễ lắp ráp nhất là các mạch có phần tử hạ áp ở dạng điện trở hoặc tụ điện.
Một điểm quan trọng mà bạn cần chú ý khi kết nối đèn LED với mạng AC là giới hạn điện áp ngược. Nhiệm vụ này có thể dễ dàng được thực hiện bởi bất kỳ diode silicon nào được thiết kế cho dòng điện không nhỏ hơn dòng điện chạy trong mạch. Diode được mắc nối tiếp sau điện trở hoặc có cực tính ngược song song với đèn LED.
Có ý kiến cho rằng có thể thực hiện mà không hạn chế điện áp ngược vì sự cố điện không gây hư hỏng điốt phát sáng. Tuy nhiên, dòng điện ngược có thể gây ra quá nhiệt tiếp giáp p-n, dẫn đến sự cố nhiệt và phá hủy tinh thể LED.
Thay vì điốt silicon, bạn có thể sử dụng điốt phát sáng thứ hai có dòng điện thuận tương tự, được mắc ngược cực song song với đèn LED đầu tiên.
Nhược điểm của mạch điện trở giới hạn dòng điện là cần có sự tiêu tán năng lượng cao. Vấn đề này trở nên đặc biệt có liên quan khi kết nối tải với mức tiêu thụ dòng điện lớn. Vấn đề này được giải quyết bằng cách thay thế điện trở bằng một tụ điện không phân cực, trong các mạch như vậy được gọi là chấn lưu hoặc dập tắt.
Tụ điện không phân cực được kết nối với mạng AC hoạt động giống như điện trở nhưng không tiêu tán năng lượng tiêu thụ dưới dạng nhiệt.
Trong các mạch này, khi tắt nguồn, tụ điện vẫn không được phóng điện, tạo ra nguy cơ bị điện giật. Vấn đề này có thể được giải quyết dễ dàng bằng cách kết nối điện trở shunt 0,5 watt có điện trở ít nhất 240 kOhm với tụ điện. 
Tính toán điện trở cho đèn LED
Trong tất cả các mạch trên có điện trở giới hạn dòng điện, điện trở được tính theo định luật Ohm: R = U/I, trong đó U là điện áp nguồn, I là dòng điện hoạt động của đèn LED. Công suất tiêu tán của điện trở là P = U * I. Dữ liệu này có thể được tính bằng cách sử dụng.
Quan trọng. Nếu bạn định sử dụng mạch trong gói có đối lưu thấp, nên tăng giá trị tiêu tán công suất tối đa của điện trở lên 30%.
Tính toán tụ điện dập tắt cho đèn LED
Việc tính toán công suất của tụ điện dập tắt (tính bằng μF) được thực hiện theo công thức sau: C = 3200*I/U, trong đó I là dòng điện tải, U là điện áp nguồn. Công thức nàyđược đơn giản hóa, nhưng độ chính xác của nó là đủ cho các mạch kết nối LED có điện áp cung cấp lên đến 20 volt.
Quan trọng. Để bảo vệ mạch khỏi tăng điện áp và nhiễu xung, phải chọn tụ điện dập tắt có điện áp hoạt động ít nhất 400 V.
Tốt nhất là dùng tụ điện loại gốm K10–17 có điện áp hoạt động lớn hơn 400 V hoặc tương đương được nhập khẩu. Không được sử dụng tụ điện (cực).
Bạn cần phải biết điều này
Điều chính là phải nhớ các biện pháp phòng ngừa an toàn. Các mạch được trình bày được cấp nguồn bằng điện áp xoay chiều 220 V và do đó cần đặc biệt chú ý trong quá trình lắp ráp.
Việc kết nối đèn LED với mạng phải được thực hiện theo đúng sơ đồ mạch. Đi chệch khỏi kế hoạch hoặc sơ suất có thể dẫn đến ngắn mạch hoặc hư hỏng từng bộ phận riêng lẻ.
Bộ nguồn không dùng máy biến áp phải được lắp ráp cẩn thận và nhớ rằng chúng không có cách ly điện với mạng. Mạch hoàn thiện phải được cách ly đáng tin cậy với các mạch lân cận bộ phận kim loại và được bảo vệ khỏi sự chạm vô tình. Nó chỉ có thể được tháo dỡ khi tắt nguồn điện.
Đọc thêm
Có lẽ tôi sẽ không nhầm nếu nói rằng hơn 90% cư dân Nga biết điều gì Dải dẫn, cho câu hỏi “có thể sử dụng máy biến áp từ đèn halogen để cấp nguồn cho dải đèn LED không?” Họ sẽ trả lời “không, bạn không thể!” Lời giải thích phổ biến nhất sẽ là “máy biến áp điện tử là dòng điện xoay chiều, nhưng đèn LED cần dòng điện không đổi”. Đây chính xác là những gì họ nói với chúng tôi trong các cửa hàng, đây chính xác là nội dung chính của phần lớn các bài báo “chuyên nghiệp” về chủ đề này, nói chung, đã dạy mọi người cách tiêu nhiều tiền hơn đáng kể.
Điều này có luôn hợp lý không và đèn LED trong dải đèn LED phổ biến nhất thực sự hoạt động như thế nào khi được cấp nguồn bằng dòng điện xoay chiều, chúng ta sẽ cố gắng tìm hiểu trong quá trình đọc bài viết này.
Tôi sẽ ngay lập tức đặt trước rằng để chỉ định “LED”, tôi sẽ tiếp tục sử dụng đèn LED viết tắt hiển nhiên và hoàn toàn tự nhiên và sẽ cố tình không sử dụng đèn LED viết tắt kỹ thuật tiếng Anh (Light Etaining Diode) cho khái niệm này. Ở nước ta hiện nay, việc thiếu bất kỳ quy định thích hợp nào tập Huân ki thuật các nhà quản lý và nhân viên bán hàng trong các cửa hàng đã dẫn đến tình trạng xả rác và xuất hiện những ngôn ngữ kỹ thuật không tự nhiên, ngu ngốc khi nghe và thật kinh khủng khi viết các tổ hợp chữ cái “leds”, “led'ы”, “ice”, hoặc như gần đây tôi đã thấy trong một đường leo - "Đèn LED LED" . Không chỉ là “bơ – bơ”, tôi chỉ không muốn lặp lại và tạo ra “sự nhầm lẫn từ ngữ” này…
Nguồn tư tưởng để viết nghiên cứu này là mong muốn từ lâu nhằm bác bỏ những tuyên bố vô căn cứ và mang tính phân loại về việc không thể chấp nhận việc cấp nguồn cho đèn LED bằng dòng điện xoay chiều. Nhìn chung, bản chất gây tranh cãi của tuyên bố này chắc chắn sẽ thu hút sự chú ý của bất kỳ chuyên gia nào (cũng như “người không chuyên”) hiểu rằng đèn LED, mặc dù phát ra ánh sáng, nhưng trước hết vẫn là DIODE. Và điều này có nghĩa là phát ra dưới ảnh hưởng điện xoay chiều nó sẽ vẫn ở đó, nhưng chỉ trong thời gian bán rã của nó.
Về cơ bản, chúng ta sẽ cần phải trả lời một cách nhất quán ba câu hỏi:
1) Xe điện có khả năng “khởi động” khi nối tải dưới dạng điốt bán dẫn hay không;2) Nếu ET khởi động, liệu xung “biến” có vượt quá ảnh hưởng điện thông số cho phép của từng đèn LED trong băng. Nếu vượt quá thì SD sẽ tồn tại được bao lâu trong điều kiện như vậy;
3) Là gì hiệu quả kinh tế từ việc sử dụng ET trong thiết kế chiếu sáng trên dải đèn LED.
Vì vậy, sáu tháng trước tôi vừa có một cơ hội thuận tiện để thử nghiệm.
Tôi cần thắp sáng không gian trong ngăn kéo và tủ bàn trong xưởng của mình. Sau khi trang bị bếp, tôi còn lại 1,2 mét băng đèn LED đơn màu với tổng công suất khoảng 17 W (Aztech 14 Watt/mét) và một máy biến áp điện tử từ đèn halogen - EAC 12V 20-60 W, loại phổ biến nhất và rẻ nhất, được mua với giá 74 rúp vào tháng 7 năm 2014. Để bắt đầu, để khởi động ET, tôi đã nạp nó bằng một đèn halogen 20 W thông thường và sau đó kết nối song song tất cả các dải 1,2 mét (Hình 1). Đúng như dự đoán, cuộn băng sáng lên. Đồng thời, ánh sáng của băng đồng đều, độ sáng trung bình, không có bất kỳ hiện tượng nhấp nháy nào có thể nhận thấy bằng mắt, điều này không có gì đáng ngạc nhiên, bởi vì Sự uốn khúc đầu ra của ET được điều chế theo biên độ mà mắt thường khó nhận thấy ở tần số 100 Hz. Trong quá trình thử nghiệm, việc tắt đèn trong mạch như vậy ngay lập tức dẫn đến việc dải đèn LED ngừng phát sáng, điều này cho thấy không thể khởi động ET trên một điện áp nửa sóng. Sau đó, tôi chia cuộn băng thành hai phần và lật ngược chúng lại (Hình 2), theo kế hoạch, nhằm đảm bảo hoạt động của giai đoạn đầu ra ET trong cả hai nửa chu kỳ. Đồng thời, để loại bỏ sự mất cân bằng của dòng điện ngược chiều và quá nhiệt của cuộn dây đầu ra của ET do sự xuất hiện của một thành phần không đổi, tôi đảm bảo sự bằng nhau (8 W) về số lượng đèn LED ở cả hai tải. cánh tay. Ngay sau khi kết nối theo sơ đồ này (Hình 2), máy biến áp đã chuyển sang chế độ phát điện một cách an toàn và cả hai dải đèn LED sáng đều và duy trì trong 1 giờ, trong đó cả chúng và xe điện đều không nóng lên chút nào, điều này khá được chỉ định khá bình thường chế độ điện Hơn không.Vì vậy, câu trả lời cho câu hỏi đầu tiên - liệu EV có khởi động khi thay thế đèn halogen bằng đèn LED hay không - là tích cực. Vâng, nó sẽ bắt đầu! Nếu bạn đảm bảo kết nối mặt sau của các băng như trong Hình 2.
Và nhìn về phía trước...
Nhìn về phía trước, tôi sẽ nói rằng, như một thử nghiệm tiếp theo cho thấy, một ET có công suất phóng tối thiểu 20 W đã được phóng thành công ngay cả với tổng tải LED là 10 W (5 W ở mỗi nhánh).
Hãy tiếp tục. Bây giờ chúng tôi đang cố gắng tìm câu trả lời cho câu hỏi thứ hai nghiên cứu của chúng tôi. Nhưng bây giờ, chỉ thử nghiệm thôi là chưa đủ; chúng ta sẽ cần kiến thức từ TERCiE (Lý thuyết về mạch và phần tử vô tuyến điện), điều này cuối cùng sẽ cho phép chúng ta giả định: liệu có thể cấp nguồn cho băng SD trong thời gian dài ở chế độ này mà không cần nghiêm trọng hay không. thiệt hại đến độ bền của chúng, nếu chúng ta nói về thiệt hại?
Hãy bắt đầu với thiết bị băng SD. Băng bao gồm các phần làm việc được nối song song (Hình 3) của ba bộ phát (được biểu thị trong sơ đồ - E) là ba đèn LED riêng biệt dưới một lớp phốt pho chung. Mỗi diode (D trong sơ đồ) của bộ phát được mắc nối tiếp thành bộ ba với các điốt từ các bộ phát khác và một điện trở đặt điểm vận hành được tính toán của điốt (Xem Hình 4).
Điện trở trong bộ ba được chọn sao cho khi được cấp nguồn 12 V và điểm làm việc được tính toán của diode Upr = 3,3 V, Ipr = 14 mA, điện áp vượt quá khoảng 2 Volt sẽ bị dập tắt trên đó.
Nhân tiện, thú vị...
Sự sắp xếp bộ ba này là đáng tin cậy và thiết thực, bởi vì nếu một đèn LED duy nhất trong bộ ba bị hỏng, không có bộ phát nào sẽ tắt hoàn toàn mà sẽ tiếp tục cháy, mặc dù độ sáng kém hơn một phần ba. Tất nhiên, bạn có thể tạo bộ ba dựa trên một bộ phát duy nhất (và những băng như vậy có sẵn để bán). Ở chúng, bộ phận làm việc xác định khả năng cắt của nó sẽ là một mảnh có một bộ phát và một điện trở, nhưng trong trường hợp này, việc một đèn LED trong bộ ba bị hỏng sẽ dẫn đến toàn bộ bộ phát bị mất ánh sáng, điều này sẽ được chú ý ngay lập tức trong bất kỳ đèn nào.
Sau khi lục lọi các nhà sản xuất đèn LED SMD, bạn có thể dễ dàng tìm thấy và Thông số điện SD được áp dụng:
Để hoàn thành nghiên cứu, tôi đã đo thêm đặc tính dòng điện-điện áp (CVC) của phần làm việc của băng (Hình 5) và bằng cách tính toán lại đơn giản, tôi đã thu được đặc tính dòng điện-điện áp cho một đèn LED riêng biệt (Hình 6).
Tôi hi vọng bạn...
Tôi hy vọng bạn không nghi ngờ gì rằng điều này có thể được thực hiện về mặt vật lý và kết quả sẽ giống nhau.
Hình 5
Các đặc tính dòng điện-điện áp thể hiện trong hình không cần giải thích thêm. Tôi sẽ chỉ nói thêm rằng khi điện áp nhỏ hơn 2,35 V trên một đèn LED riêng biệt, ánh sáng của nó hoàn toàn không có, tương ứng với điện áp cung cấp của khu vực làm việc khoảng 7 V và điện áp cung cấp 15,5 V trên băng hoàn toàn an toàn, bởi vì Dòng điện qua một đèn LED riêng biệt không vượt quá 30 mA hoạt động bình thường.
Tuy nhiên, tất cả các biểu thức số của các thông số vận hành chỉ liên quan đến dòng điện một chiều. Chúng tôi sẽ kiểm tra diode khi tiếp xúc với điện áp xoay chiều, tức là. điện áp xung theo các hướng khác nhau. Tuy nhiên, với chế độ dinh dưỡng như vậy thì vô cùng giá trị hợp lệ Dòng điện và điện áp trên diode có thể gấp vài lần, thậm chí hàng chục lần so với giới hạn của dòng điện một chiều (điều này ai cũng biết và các nhà quản lý nghi ngờ có thể đọc các bài giảng về nhà máy nhiệt điện) - tất cả phụ thuộc vào thời lượng và tần số của sự phơi nhiễm. Nhưng đây là vấn đề: điện áp đầu ra của ET có đủ hình dáng phức tạp, điều này không cho phép mô tả đáng tin cậy về mặt toán học trong phạm vi của bài viết này và các đặc tính hiệu suất của đèn LED không được cung cấp một phần giá trị tuyệt đối cho các chế độ vận hành xung. Mặc dù đúng là có một tham số (Ipr imp), nhưng nó có liên quan đến khoảng thời gian xung nào - vẫn chưa rõ, người ta cũng chỉ có thể đoán đối với chu kỳ nhiệm vụ nào của hiệu ứng này.
Toàn bộ vấn đề là....
Vấn đề là điểm nối p-n của chất bán dẫn, khi hoạt động bằng dòng điện xoay chiều (xung), hoạt động với một tải thay đổi. Các khoảng thời gian hiện tại gây ra hiện tượng nóng lên và hoạt động của đèn LED bằng cách phát ra sóng ánh sáng được thay thế bằng các khoảng dừng nghỉ (trong thời gian đó không có dòng điện chạy qua điểm nối) và trong đó chất bán dẫn nguội đi. Và câu hỏi ở đây không phải là giá trị tuyệt đối của dòng điện chạy qua chất bán dẫn, mà là liệu chất bán dẫn có đủ thời gian để làm mát trong thời gian tạm dừng không có dòng điện để bù cho sự nóng lên xảy ra trong khoảng thời gian hiện tại hay không. Những thứ kia. ngăn chặn sự cố nhiệt.
Ở đây, tôi muốn nhắc lại tính “vật lý” của sự hư hỏng chất bán dẫn. Điều này sẽ cho phép chúng tôi hiểu bản chất của các quá trình đang diễn ra. Cô ấy, vật lý học, được biết đến rộng rãi, nhưng vẫn nói theo cách riêng của cô ấy: độ bền của bất kỳ thiết bị nào được xác định bởi khả năng chịu lỗi của nó. Sự cố điốt trong quá trình hoạt động bình thường xảy ra trong trường hợp có sự cố về nhiệt hoặc điện.
Theo quy luật, sự cố điện xảy ra khi vượt quá điện áp ngược cho phép (Urev). Trong trường hợp này, diode mất tính chất dẫn điện một chiều và bắt đầu dẫn điện theo cả hai hướng. Trong hầu hết các trường hợp, sự cố về điện có thể khắc phục được và chức năng của thiết bị được khôi phục.
Nhưng ngược lại, sự đánh thủng nhiệt là không thể đảo ngược và xảy ra khi có dòng điện dư thừa theo hướng thuận (ít đảo ngược hơn, xảy ra sau sự cố điện) và gây ra sự thay đổi phá hủy trong tinh thể bán dẫn do hiệu ứng cục bộ mạnh. quá nóng p-n chuyển tiếp, không thể đi qua chính nó một số lượng lớn các hạt mang điện.
Vấn đề ở đây là cho đến khi tạo được điều kiện để xảy ra sự cố nhiệt thì chất bán dẫn vẫn hoạt động. Tôi nhắc lại rằng nói chung, giá trị tuyệt đối của dòng điện chạy qua nó không quan trọng. Nó có thể rất lớn! Điều chính là diode của chúng tôi không có thời gian để quá nóng. Hộ chiếu cho bất kỳ diode nào chỉ ra hai thông số tối đa cho phép: Dòng chuyển tiếp tối đa Ipr mzx và Điện áp ngược tối đa U arr max, để tiếp xúc lâu dài với dòng điện một chiều, khi Điều kiện tiêu chuẩn hoạt động được đảm bảo không dẫn đến sự cố về điện hoặc nhiệt.
Do đó, để nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của điện áp xoay chiều lên đèn LED, chúng ta sẽ bắt đầu từ định đề rằng bất kỳ dòng điện xung dài hạn nào cũng có thể được đưa về giá trị dòng điện một chiều mà tại đó công của đèn LED thực hiện dưới tác dụng của dòng điện xung. sẽ giống hệt nhau để làm việc với dòng điện không đổi.
Làm thế nào để chúng ta đánh giá công việc được tạo ra bởi một đèn LED? Vâng, rất đơn giản. Đèn LED, dưới tác động của dòng điện chạy qua nó, có tác dụng giải phóng năng lượng ánh sáng và nhiệt. Và chúng ta có thể dễ dàng đo và so sánh hai thông số này cho cả hai loại dòng điện, nghĩa là chúng ta có thể xác định mức độ tải của đèn LED đối với điện áp đầu ra ET so với bộ ổn định 12 V tiêu chuẩn.
Để đánh giá năng lượng ánh sáng phát ra từ một phần làm việc riêng biệt của dải đèn LED, tôi đã đo sự phụ thuộc của độ chiếu sáng vào điện áp nguồn. Độ chiếu sáng được đo ở khoảng cách 10 cm tính từ bộ phát (Hình 7).
Như vậy, trên ở giai đoạn này, chúng tôi đã chuẩn bị sẵn sàng mọi thứ để có câu trả lời cho câu hỏi thứ hai và thứ ba trong nghiên cứu của mình.
Bắt đầu nào.
Trước tiên, hãy kiểm tra điện áp đầu ra của ET của chúng tôi: Tôi sẽ nói ngay rằng không thể sử dụng máy đo ampe-vôn kế điện tử gia dụng để đo biên độ của điện áp ở dạng này. Nó được thiết kế để đo các dao động điều hòa nghiêm ngặt, nhưng trong trường hợp của chúng ta, nó sẽ nói dối rất nhiều, bởi vì chúng ta đang xử lý một điện áp xung xoay chiều được điều chế biên độ bởi dòng điện có tần số công nghiệp gấp đôi. Tần số điều chế 100 Hz, tần số lấp đầy: 10 KHz – sóng vuông hai chiều, biên độ tín hiệu Ua = 18 Volts. Máy hiện sóng không phát hiện được bất kỳ xung riêng lẻ nào có biên độ lớn hơn 18 V. Vì phần lấp đầy là một đoạn uốn khúc nên giá trị điện áp hiệu dụng sẽ hoàn toàn tuân theo định luật của tín hiệu điều chế, và do đó trong trường hợp của chúng ta Uact = Uа/√2 = 18/1,41 = 12,7 V. Đó là lý do tại sao bảng dữ liệu dành cho xe điện ghi rằng điện áp đầu ra là ~ 12V.
Nhìn vào sơ đồ và so sánh chúng với các đặc tính hiệu suất và đặc tính dòng điện-điện áp, có thể thấy rõ rằng khi dòng điện một chiều tác động lên đèn LED, chúng ta khó có thể vượt quá các thông số cho phép. Đường giới hạn được yêu cầu dòng điện xungđối với một đèn LED đơn ở 60 mA chỉ có thể đạt được ở Upr > 3,9 V, tức là khi điện áp cung cấp trên băng lớn hơn 20 V (xem đặc tính dòng điện-điện áp), nhưng như chúng ta thấy, chúng ta vẫn không đạt được các giá trị như vậy. Mặt khác, dễ dàng nhận thấy thời gian tiếp xúc với điện áp trên 15,5 V đã đề cập và hoàn toàn an toàn (tại đó dòng điện qua đèn LED không quá 30 mA) không quá 8% tổng công suất. thời gian cung cấp từ EV được đề cập. Tôi nghĩ điều này hầu như không nguy hiểm đối với bệnh tiểu đường. ĐƯỢC RỒI. Xin hãy nhớ. Chúng ta sẽ kiểm tra nó sau một chút.
Bây giờ hãy ước tính xem liệu chúng ta có vượt quá giới hạn điện áp ngược cho phép ngay cả khi tiếp xúc với điện áp nửa chu kỳ ngược hay không. Trong trường hợp này, điện trở R trong bộ ba có thể bị bỏ qua, Ua (18V) sẽ được phân bố đều trên các đèn LED trong bộ ba và giá trị biên độ của điện áp trên diode sẽ là 6 V, lớn hơn giá trị đã công bố. 5V. Tuy nhiên, thời lượng vượt quá một lần nữa sẽ không vượt quá 8% tổng thời gian hoạt động của đèn LED và điều thứ hai khiến tôi thực sự bối rối là điện áp ngược cho phép trong tất cả các bảng dữ liệu rất giống nhau đối với các loạt đèn LED khác nhau. Nó luôn bằng 5V. ĐƯỢC RỒI. Hãy nhớ điều này và bắt đầu vẽ những kết quả đầu tiên.
Vì vậy, về mặt lý thuyết, với nửa chu kỳ thuận, chúng ta không được vượt quá dòng điện thuận của đèn LED và với nửa chu kỳ ngược, mức vượt quá điện áp ngược cho phép được công bố là nhỏ, cả về thời gian tiếp xúc và về mặt giá trị tuyệt đối.
Chà, bây giờ là lúc để kiểm tra kết luận của chúng tôi trong thực tế. Hãy thực tế đánh giá sản lượng ánh sáng và nhiệt. Nếu ánh sáng và nhiệt do băng tạo ra không vượt quá mức phát ra khi được cấp nguồn bằng nguồn điện tiêu chuẩn cho băng LED thì kết luận lý thuyết tích cực của chúng tôi sẽ được xác nhận.
Sau khi cấp nguồn cho băng từ ET ở chế độ song song, chúng tôi đo công suất ánh sáng của một phần làm việc của băng từ ba bộ phát và so sánh các giá trị với đặc tính trong Hình. 7. Máy đo lux ghi giá trị ở mức 970-990 lux, tương ứng với băng được cấp nguồn từ nguồn điện áp chỉ dưới 10 V!!! Độ nóng của băng hóa ra không đáng kể và sau 1 giờ hoạt động, nhiệt độ không vượt quá 35 độ C, ở nhiệt độ môi trường xung quanh là 25°C. Trong điều kiện tương tự, nhưng với nguồn DC Upr=12V, băng nóng lên tới 49°C và độ chiếu sáng được tạo ra là khoảng 2000 Lux. Những kết quả này chỉ ra rõ ràng rằng, bất chấp mọi lời khuyến khích tiếp thị, chất bán dẫn, khi được cung cấp năng lượng bởi ET, vẫn hoạt động ở chế độ không đủ tải và người ta khó có thể mong đợi sự chết sắp xảy ra của nó. Nhân tiện, nhìn vào hình. 9, và sau khi đo diện tích của các hình màu xanh nhạt và màu gạch bạn có thể hiểu tại sao đèn LED phát sáng như thể chúng được cấp nguồn 10V. Thực tế là hình màu xanh nhạt mô tả các điều kiện mà băng SD hoạt động công việc hữu ích(hãy nhớ rằng điều này xảy ra ở Upit> 7 Volts). Hình màu nâu nhạt trừ hình màu xanh nhạt là điều kiện mà băng SD không hoạt động - không hoạt động! Tỷ lệ diện tích của chúng chính xác là 10 trên 8. Tuy nhiên, mọi thứ đều khớp với nhau, hehe.
Chưa hết, trong bối cảnh có câu trả lời tích cực cho câu hỏi thứ hai trong nghiên cứu của chúng tôi, ý nghĩ đó, tuy không đáng kể nhưng vẫn vượt quá điện áp ngược cho phép, đã không làm tôi yên tâm. Nói tóm lại, tôi quyết định làm điều đó một cách khó khăn: Tôi nối cuộn băng với nguồn điện một chiều và tăng dần điện áp ngược, tôi bắt đầu đợi miliam kế ghi lại sự cố điện. Đã đưa điện áp ngược trên một đèn LED riêng biệt lên gần 20 Vôn, tôi vẫn không bị hỏng. Dòng điện ngược không vượt quá 15 μA. Sau gần một ngày, tôi tin chắc rằng không có chuyện gì xảy ra với bộ phát và dường như sẽ không có chuyện gì xảy ra trong tương lai gần đối với các xung ngắn 6V so với 5V.
Chương trình giáo dục > Linh tinh nhưng hữu ích
Cách cấp nguồn cho đèn LED từ mạng 220 V.
Có vẻ như mọi thứ đều đơn giản: chúng ta mắc nối tiếp một điện trở, thế là xong. Nhưng bạn cần nhớ một điều đặc điểm quan trọng LED: điện áp ngược tối đa cho phép. Đối với hầu hết các đèn LED, nó là khoảng 20 volt. Và khi bạn kết nối nó với mạng có cực tính ngược (dòng điện xoay chiều, nửa chu kỳ đi theo một hướng và nửa sau theo hướng ngược lại), điện áp toàn biên độ của mạng sẽ được đặt vào nó - 315 volt ! Con số này đến từ đâu? 220 V là điện áp hiệu dụng, trong khi biên độ lớn hơn (căn bậc 2) = 1,41 lần.
Do đó, để tiết kiệm đèn LED, bạn cần đặt một diode nối tiếp với nó, điều này sẽ không cho điện áp ngược đi qua nó.
Một tùy chọn khác để kết nối đèn LED với nguồn điện 220V:
Hoặc đặt hai đèn LED quay lưng vào nhau.
Tùy chọn cấp nguồn từ nguồn điện bằng điện trở dập tắt không phải là tối ưu nhất: một lượng điện đáng kể sẽ được giải phóng qua điện trở. Thật vậy, nếu chúng ta sử dụng điện trở 24 kOhm ( dòng điện tối đa 13 mA), thì công suất tiêu tán trên nó sẽ vào khoảng 3 W. Bạn có thể giảm nó đi một nửa bằng cách mắc nối tiếp một diode (khi đó nhiệt sẽ chỉ được giải phóng trong một nửa chu kỳ). Điốt phải có điện áp ngược ít nhất 400 V. Khi bạn bật hai đèn LED đếm ngược (thậm chí có những đèn có hai tinh thể trong một vỏ, thường là màu sắc khác nhau, một tinh thể màu đỏ, tinh thể kia màu xanh lá cây), bạn có thể đặt hai điện trở hai watt, mỗi điện trở có một nửa điện trở.
Tôi sẽ đặt trước rằng bằng cách sử dụng điện trở có điện trở cao (ví dụ: 200 kOhm), bạn có thể bật đèn LED mà không cần điốt bảo vệ. Dòng đánh thủng ngược sẽ quá thấp để có thể phá hủy tinh thể. Tất nhiên, độ sáng rất thấp, nhưng chẳng hạn, để chiếu sáng một công tắc trong phòng ngủ trong bóng tối thì sẽ khá đủ.
Do dòng điện xoay chiều trong mạng nên có thể tránh lãng phí điện năng không cần thiết khi làm nóng không khí bằng điện trở giới hạn. Vai trò của nó có thể được thực hiện bởi một tụ điện cho dòng điện xoay chiều đi qua mà không nóng lên. Tại sao lại như vậy là một câu hỏi riêng, chúng ta sẽ xem xét nó sau. Bây giờ chúng ta cần biết rằng để tụ điện đi qua dòng điện xoay chiều thì cả hai nửa chu kỳ của mạng phải đi qua nó. Nhưng đèn LED chỉ dẫn dòng điện theo một hướng. Điều này có nghĩa là chúng ta đặt một diode thông thường (hoặc đèn LED thứ hai) song song với đèn LED và nó sẽ bỏ qua nửa chu kỳ thứ hai.
Nhưng bây giờ chúng tôi đã ngắt kết nối mạch của chúng tôi khỏi mạng. Có một số điện áp còn lại trên tụ điện (lên đến biên độ tối đa, nếu chúng ta nhớ, bằng 315 V). Để tránh bị điện giật do tai nạn, chúng tôi sẽ cung cấp một điện trở phóng điện có giá trị cao song song với tụ điện (để khi hoạt động binh thương một dòng điện không đáng kể chạy qua nó, không làm cho nó nóng lên), khi ngắt kết nối với mạng, tụ điện sẽ phóng điện trong một phần giây. Và để bảo vệ chống lại sự bốc đồng hiện tại đang sạc Chúng tôi cũng sẽ lắp đặt một điện trở có điện trở thấp. Nó cũng sẽ đóng vai trò như một cầu chì, cháy ngay lập tức trong trường hợp tụ điện vô tình bị hỏng (không có gì tồn tại mãi mãi và điều này cũng xảy ra).
Tụ điện phải có điện áp ít nhất là 400 volt hoặc đặc biệt dùng cho mạch điện xoay chiều có điện áp ít nhất 250 volt.
Và nếu chúng ta muốn làm bóng đèn LED từ một số đèn LED? Chúng tôi bật tất cả chúng theo chuỗi; một diode đếm là đủ cho tất cả chúng.
Diode phải được thiết kế để có dòng điện không nhỏ hơn dòng điện chạy qua đèn LED, điện áp ngược - không nhỏ hơn tổng điện áp trên các đèn LED. Tốt hơn hết, hãy lấy một số lượng đèn LED chẵn và bật chúng liên tiếp.
Trong hình, có ba đèn LED trong mỗi chuỗi; trên thực tế, có thể có hơn chục đèn LED.
Làm thế nào để tính toán một tụ điện? Từ điện áp biên độ của mạng 315V, chúng tôi trừ đi tổng điện áp rơi trên các đèn LED (ví dụ: đối với ba màu trắngđây là khoảng 12 volt). Chúng ta nhận được điện áp rơi trên tụ điện Up=303 V. Công suất tính bằng microfarad sẽ bằng (4,45*I)/Up, trong đó I là dòng điện cần thiết qua đèn LED tính bằng milliamp. Trong trường hợp của chúng tôi, đối với 20 mA, điện dung sẽ là (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 µF. Bạn có thể đặt song song hai tụ điện 0,15 µF (150 nF).
Những lỗi thường gặp nhất khi kết nối đèn LED
1. Kết nối đèn LED trực tiếp với nguồn điện mà không cần bộ giới hạn dòng điện (điện trở hoặc chip điều khiển đặc biệt). Thảo luận ở trên. Đèn LED nhanh chóng bị hỏng do mức dòng điện được kiểm soát kém.
2. Đấu nối các đèn LED mắc song song với một điện trở chung. Thứ nhất, do có thể bị phân tán các thông số nên đèn LED sẽ phát sáng với độ sáng khác nhau. Thứ hai, và quan trọng hơn, nếu một trong các đèn LED bị hỏng, dòng điện của đèn LED thứ hai sẽ tăng gấp đôi và nó cũng có thể bị cháy. Nếu bạn sử dụng một điện trở, tốt hơn nên kết nối các đèn LED nối tiếp. Sau đó, khi tính toán điện trở, chúng ta giữ nguyên dòng điện (ví dụ: 10 mA) và cộng điện áp rơi chuyển tiếp của đèn LED (ví dụ: 1,8 V + 2,1 V = 3,9 V).
3. Bật đèn LED nối tiếp, được thiết kế cho các dòng điện khác nhau. Trong trường hợp này, một trong các đèn LED sẽ bị mòn hoặc phát sáng mờ, tùy thuộc vào cài đặt hiện tại của điện trở giới hạn.
4. Lắp đặt điện trở không đủ điện trở. Kết quả là dòng điện chạy qua đèn LED quá cao. Vì một phần năng lượng là do khiếm khuyết mạng tinh thể biến thành nhiệt, sau đó ở dòng điện cao, nó trở nên quá nhiều. Tinh thể quá nóng, do đó tuổi thọ của nó giảm đáng kể. Với sự gia tăng dòng điện thậm chí còn lớn hơn do sự nóng lên của vùng tiếp giáp pn, hiệu suất lượng tử bên trong giảm, độ sáng của đèn LED giảm xuống (điều này đặc biệt đáng chú ý đối với đèn LED màu đỏ) và tinh thể bắt đầu sụp đổ một cách thảm khốc.
5. Kết nối đèn LED với mạng điện xoay chiều (ví dụ 220 V) mà không thực hiện các biện pháp hạn chế điện áp ngược. Đối với hầu hết các đèn LED, điện áp ngược tối đa cho phép là khoảng 2 volt, trong khi điện áp nửa chu kỳ ngược khi đèn LED bị khóa sẽ tạo ra điện áp rơi trên nó bằng với điện áp nguồn. Có nhiều phương án khác nhau nhằm loại bỏ tác động phá hủy của điện áp ngược. Cách đơn giản nhất đã được thảo luận ở trên.
6. Lắp đặt điện trở nguồn không đủ. Kết quả là điện trở trở nên rất nóng và bắt đầu làm nóng lớp cách điện của các dây chạm vào nó. Sau đó, lớp sơn sẽ cháy trên đó và cuối cùng nó sẽ sụp đổ dưới tác động của nó. nhiệt độ cao. Một điện trở có thể tiêu hao một cách an toàn không quá mức công suất mà nó được thiết kế.
Đèn LED nhấp nháy
Đèn LED nhấp nháy (MSD) là đèn LED có bộ tạo xung tích hợp với tần số nhấp nháy 1,5 -3 Hz.
Mặc dù nhỏ gọn nhưng đèn LED nhấp nháy vẫn bao gồm một chip phát điện bán dẫn và một số yếu tố bổ sung. Điều cần lưu ý là đèn LED nhấp nháy khá phổ biến - điện áp cung cấp của đèn LED như vậy có thể dao động từ 3 đến 14 volt đối với đèn cao áp và từ 1,8 đến 5 volt đối với đèn điện áp thấp.
Chất lượng đặc biệt của đèn LED nhấp nháy:
kích thước nhỏ
Thiết bị tín hiệu ánh sáng nhỏ gọn
Dải điện áp cung cấp rộng (lên đến 14 volt)
Màu sắc đa dạng sự bức xạ.
Trong một số phiên bản đèn LED nhấp nháy, có thể tích hợp một số (thường là 3) đèn LED nhiều màu với tần số nhấp nháy khác nhau.
Việc sử dụng đèn LED nhấp nháy là hợp lý trong các thiết bị nhỏ gọn có yêu cầu cao về kích thước của các phần tử vô tuyến và nguồn điện - đèn LED nhấp nháy rất kinh tế, bởi vì mạch điện tử MSD được thực hiện trên cấu trúc MOS. Một đèn LED nhấp nháy có thể dễ dàng thay thế toàn bộ bộ phận chức năng.
có điều kiện chỉ định đồ họađèn LED nhấp nháy bật sơ đồ mạch không khác gì tên gọi của đèn LED thông thường, ngoại trừ các đường mũi tên được chấm và tượng trưng cho tính chất nhấp nháy của đèn LED.
Nếu bạn nhìn qua phần thân trong suốt của đèn LED nhấp nháy, bạn sẽ nhận thấy nó bao gồm hai phần. Một tinh thể diode phát sáng được đặt trên đế của cực âm (cực âm).
Chip máy phát điện được đặt trên đế của cực anode.
Ba dây nhảy vàng kết nối tất cả các bộ phận của thiết bị kết hợp này.
Có thể dễ dàng phân biệt MSD với đèn LED thông thường bằng cách vẻ bề ngoài, nhìn vào cơ thể của nó trong ánh sáng. Bên trong MSD có hai chất nền có kích thước xấp xỉ cùng cỡ. Đầu tiên trong số chúng có một khối tinh thể phát sáng làm bằng hợp kim đất hiếm.
Để tăng quang thông, lấy nét và tạo chùm tia, một gương phản xạ nhôm hình parabol (2) được sử dụng.
Trong MSD, nó có đường kính nhỏ hơn một chút so với đèn LED thông thường, vì phần thứ hai của vỏ được chiếm bởi một chất nền có mạch tích hợp (3).
Về mặt điện, cả hai đế được kết nối với nhau bằng hai dây nối vàng (4). Vỏ MSD (5) được làm bằng nhựa mờ khuếch tán ánh sáng hoặc nhựa trong suốt.
Bộ phát trong MSD không nằm trên trục đối xứng của vỏ, do đó, để đảm bảo chiếu sáng đồng đều, người ta thường sử dụng dẫn sáng khuếch tán màu nguyên khối. Vỏ trong suốt chỉ được tìm thấy trên MSD đường kính lớn, có dạng bức xạ hẹp.
Chip máy phát bao gồm một bộ tạo dao động tần số cao - nó hoạt động liên tục; tần số của nó, theo nhiều ước tính khác nhau, dao động khoảng 100 kHz. Bộ chia cổng logic hoạt động cùng với bộ tạo RF, chia tần số cao thành giá trị 1,5-3 Hz. Việc sử dụng máy phát tần số cao kết hợp với bộ chia tần là do việc thực hiện máy phát tần số thấp đòi hỏi phải sử dụng tụ điện có công suất lớn cho mạch định thời.
Mang theo Tân sô cao lên đến giá trị 1-3 Hz, các bộ chia được sử dụng trên các phần tử logic, dễ đặt trên khu vực nhỏ tinh thể bán dẫn.
Ngoài bộ dao động RF chính và bộ chia, chất nền bán dẫn còn được trang bị chìa khóa điện tử và một diode bảo vệ. Đèn LED nhấp nháy, được thiết kế cho điện áp cung cấp 3-12 volt, cũng có điện trở giới hạn tích hợp. MSD điện áp thấp không có điện trở giới hạn. Cần có một diode bảo vệ để ngăn chặn sự cố của vi mạch khi nguồn điện bị đảo ngược.
Để MSD điện áp cao hoạt động đáng tin cậy và lâu dài, nên giới hạn điện áp nguồn ở mức 9 volt. Khi điện áp tăng, công suất tiêu tán của MSD tăng và do đó, độ nóng của tinh thể bán dẫn tăng lên. Theo thời gian, nhiệt độ quá cao có thể khiến đèn LED nhấp nháy xuống cấp nhanh chóng.
Bạn có thể kiểm tra khả năng sử dụng của đèn LED nhấp nháy một cách an toàn bằng cách sử dụng pin 4,5 volt và điện trở 51 ohm được mắc nối tiếp với đèn LED, có công suất ít nhất là 0,25 W.