Як запитати світлодіод від мережі 220 В

Як запитати світлодіод від мережі 220 Ст.

Здавалося б просто: ставимо послідовно резистор, і все. Але потрібно пам'ятати про одну важливу характеристику світлодіода: максимально допустиму зворотну напругу. Більшість світлодіодів воно близько 20 вольт. А при підключенні його в мережу при зворотній полярності (ток-то змінний, півперіоду в один бік йде, а другу половину - у зворотний) до нього додасться повна амплітудна напруга мережі - 315 вольт!

Ще один варіант підключення світлодіода до електромережі 220в:

Або ж поставити два світлодіоди зустрічно-паралельно.

Варіант живлення від мережі з резистором, що гасить, не найоптимальніший: на резисторі буде виділятися значна потужність. Дійсно, якщо застосуємо резистор 24 кОм (максимальний струм 13 мА), то потужність, що розсіюється на ньому, буде близько 3 Вт. Можна знизити її вдвічі, включивши послідовно діод (тоді тепло виділятиметься лише протягом півперіоду). Діод повинен бути на зворотну напругу не менше 400 В. При включенні двох зустрічних світлодіодів (існують навіть такі з двома кристалами в одному корпусі, зазвичай різних кольорів, один кристал червоного свічення, інший зеленого) можна поставити два двоватні резистори, кожен зі спотиванням в два рази менше. Обмовлюся, що застосувавши резистор великого опору (наприклад 200 кОм) можна увімкнути світлодіод і без захисного діода. Струм зворотного пробою буде занадто малий, щоб викликати руйнування кристала. Звичайно, яскравість при цьому дуже мала, але наприклад для підсвічування в темряві вимикача в спальні її буде цілком достатньо. Завдяки тому, що струм в мережі змінний, можна уникнути непотрібних витрат електрики на нагрівання повітря обмежувальнимрезистором. Його роль може виконувати конденсатор, який пропускає змінний струм без нагрівання. Чому так - питання окреме, розглянемо його пізніше. Зараз нам потрібно знати, що для того, щоб конденсатор пропускав змінний струм, через нього повинні обов'язково проходити обидва напівперіоди мережі. Але світлодіод проводить струм тільки в один бік. Значить, ставимо зустрічно-паралельно світлодіоду звичайний діод (або другий світлодіод), він і пропускатиме другий напівперіод.

Але ми відключили нашу схему від мережі. На конденсаторі залишилася якась напруга (аж до повної амплітудної, якщо пам'ятаємо, рівної 315 В). Щоб уникнути випадкового удару струмом, передбачимо паралельно конденсатору розрядний резистор великого номіналу (щоб при нормальній роботі через нього потік незначний струм, що не викликає його нагрівання), який при відключенні від мережі за частки секунди розрядить конденсатор. І для захисту від імпульсного зарядного струму теж поставимо резистор низькоомний. Він також гратиме роль запобіжника, миттєво згоряючи при випадковому пробою конденсатора (ніщо не вічне, і таке теж трапляється).

Конденсатор повинен бути на напругу не менше 400 вольт, або спеціальний для ланцюгів змінного струму напругою не менше 250 вольт. А якщо ми хочемо зробити світлодіодну лампочку з декількох світлодіодів? Включаємо їх усі послідовно, зустрічного діода достатньо одного на всіх.

Діод повинен бути розрахований на струм, не менший за струм через світлодіоди, зворотна напруга - не менше суми напруги на світлодіодах. А ще краще взяти парну кількість світлодіодів та включити їх зустрічно-паралельно.

На малюнку в кожному ланцюжку намальовано по три світлодіоди, насправді їх може бути і більшедесятка. Як розрахувати конденсатор? Від амплітудної напруги мережі 315В віднімаємо суму падіння напруги на світлодіодах (наприклад, для трьох білих це приблизно 12 вольт). Отримаємо падіння напруги на конденсаторі Uп=303 В. Ємність у мікрофарадах дорівнюватиме (4,45*I)/Uп, де I - необхідний струм через світлодіоди в міліамперах. У нашому випадку для 20 мА ємність буде (4,45 * 20) / 303 = 89/303

= 0,3 мкф. Можна поставити два конденсатори 0,15 мкФ (150 нФ) паралельно.

Найбільш поширені помилки при підключенні світлодіодів

1. Підключення світлодіода безпосередньо до джерела живлення без обмежувача струму (резистора чи спеціальної мікросхеми-драйвера). Обговорювалося вище. Світлодіод швидко виходить з ладу через погано контрольовану величину струму.

2. Підключення паралельно увімкнених світлодіодів до загального резистори. По-перше, через можливий розкид параметрів, світлодіоди горітимуть з різною яскравістю. По-друге, що більш суттєво, при виході з ладу одного зі світлодіодів, струм другого зросте вдвічі, і він може також згоріти. У разі використання одного резистора доцільніше підключати світлодіоди послідовно. Тоді при розрахунку резистора струм залишаємо колишнім (напр. 10 мА), а пряме падіння напруги світлодіодів складаємо (напр. 1,8 + 2,1 = 3,9 В).

3. Увімкнення послідовно світлодіодів, розрахованих на різний струм. В цьому випадку один із світлодіодів буде працювати на знос, або тьмяно світитися - залежно від налаштування струму обмежуючим резистором.

4. Встановлення резистора недостатнього опору. В результаті поточний через світлодіод струм виявляється занадто великим. Оскільки частина енергії через дефекти кристалічної решітки перетворюється на тепло, то призавищених струмів його стає надто багато. Кристал перегрівається, у результаті значно знижується термін його служби. При ще більшому завищенні струму через розігрів області p-n-переходу знижується внутрішній квантовий вихід, яскравість світлодіода падає (це особливо помітно у червоних світлодіодів) і кристал починає катастрофічно руйнуватися.

5. Підключення світлодіода до мережі змінного струму (напр. 220 В) без вжиття заходів щодо обмеження зворотної напруги. У більшості світлодіодів гранично допустима зворотна напруга становить близько 2 вольт, тоді як напруга зворотного напівперіоду при замкненому світлодіоді створює на ньому падіння напруги, що дорівнює напруги живлення. Існує багато різних схем, що виключають руйнівну дію зворотного напруги. Найпростіша розглянута вище.

6. Встановлення резистора недостатньої потужності. В результаті резистор сильно нагрівається і починає плавити ізоляцію його проводів. Потім на ньому обгорає фарба, і врешті-решт він руйнується під впливом високої температури. Резистор може безболісно розсіяти трохи більше тієї потужності, яку він розрахований.

Миготі світлодіоди

Миготливий сеєтодіод (МСД) являє собою світлодіод з вбудованим інтегральним генератором імпульсів із частотою спалахів 1,5 -3 Гц. Миготливий світлодіод досить універсальний - напруга живлення такого світлодіода може лежати в межах від З до 14 вольт - для високовольтних, і від 1,8 до 5 вольт для низьковольтних екземплярів.

Відмінні якості миготливих сеєтодіодое:

• Компактнепристрій світлової сигналізації

• Широкий діапазон напруги живлення (аж до 14 вольт)

• Різний колір випромінювання.

У деяких варіантах миготливих світлодіодів можуть бути вбудовані кілька (звичайно - 3) різнокольорових світлодіода з різною періодичністю спалахів. Застосування миготливих світлодіодів виправдано в компактних пристроях, де пред'являються високі вимоги до габаритів радіоелементів і електроживлення - світлодіоди, що миготять, дуже. до електронну схему МСД виконано на МОП структурах. Миготливий світлодіод може легко замінити цілий функціональний вузол.

Умовне графічне позначення миготливого світлодіода на принципових схемах нічим не відрізняється від позначення звичайного світлодіода за винятком того, що лінії стрілок-пунктирні та символізують миготливі властивості світлодіода.

Якщо поглянути крізь прозорий корпус миготливого світлодіода, можна помітити, що конструктивно він складається з двох частин. На підставі катодного (негативного виведення) розміщений кристал світловипромінюючого діода. Чип генератора розміщений на підставі анодного виведення. За допомогою трьох золотих дротяних перемичок з'єднуються всі частини даного комбінованого пристрою.

Відрізнити МСД від звичайного світлодіода легко на вигляд, розглядаючи його корпус на просвіт. Усередині МСД знаходяться дві підкладки приблизно однакового розміру. На першій з них розташовується кристалічний кубик світловипромінювача з рідкоземельного сплаву. Для збільшення світлового потоку, фокусування та формування діаграми спрямованості застосовується параболічний алюмінієвий відбивач (2). У МСД він трохи менший за діаметром, ніж у звичайному світлодіоді, так як другу частину корпусу займає підкладка зінтегральною мікросхемою (3). Електрично обидві підкладки пов'язані один з одним двома золотими дротяними перемичками (4). Корпус МСД (5) виконується з матової світлорозсіюючої пластмаси або з прозорого пластику. Випромінювач в МСД розташований не на осі симетрії корпусу, тому для забезпечення рівномірного засвітлення найчастіше застосовують монолітний кольоровий дифузний світловод. Прозорий корпус зустрічається тільки у МСД великих діаметрів, що мають вузьку діаграму спрямованості.

Чіп генератора складається з високочастотного генератора, що задає - він працює постійно -частота його за різними оцінками коливається близько 100 кГц. Спільно з ВЧ-генератором працює дільник на логічних елементах, який ділить високу частоту значення 1,5- 3 Гц. Застосування високочастотного генератора спільно з дільником частоти пов'язане з тим, що для реалізації низькочастотного генератора потрібно використання конденсатора з великою ємністю для ланцюга, що задає час.

Для приведення високої частоти до значення 1-3 Гц використовуються дільники на логічних елементах, які легко розмістити на невеликій площі напівпровідникового кристала. У світлодіодів, що миготять, розрахованих на напругу живлення 3-12 вольт, також вбудовується обмежувальний резистор. У низьковольтних МСД обмежувальний резистор відсутній Захисний діод необхідний для запобігання виходу з ладу мікросхеми при переполюсуванні живлення.

Для надійної та довготривалої роботи високовольтних МСД напруга живлення бажано обмежити на рівні 9 вольт. При збільшенні напруги зростає потужність МСД, що розсіюється, а, отже, і нагрівання напівпровідниковогокристала. Згодом надмірне нагрівання може призвести до швидкої деградації миготливого світлодіода.

Безпечно перевірити справність миготливого світлодіода можна за допомогою батарейки на 4,5 вольта і послідовно включеного разом зі світлодіодом резистора опором 51 Ом потужністю не менше 0,25 Вт.

У висновку слід звернути увагу на такі питання як паяння та монтаж світлодіодів. Це теж дуже важливі питання, які впливають на їхню життєздатність. Світлодіоди та мікросхеми бояться статики, неправильного підключення та перегріву, пайка цих деталей має бути максимально швидка. Слід використовувати малопотужний паяльник із температурою жала не більше 260 градусів і пайку робити не більше 3-5 секунд (рекомендації виробника). Не зайвим буде використання медичного пінцету під час паяння. Світлодіод береться пінцетом вище до корпусу, що забезпечує додаткове тепловідведення від кристала при пайці. Ніжки світлодіода слід гнути з невеликим радіусом (щоб вони не ламалися). В результаті хитромудрих вигинів, ноги біля основи корпусу повинні залишитися в заводському положенні і повинні бути паралельні і не напружені (а то втомиться і кристал відвалиться від ніжок).

Щоб захистити пристрій від випадкового замикання або перевантаження, слід ставити запобіжники.

Сподобався наш веб-сайт? Приєднуйтесь або підпишіться (на пошту надходитимуть повідомлення про нові теми) на наш канал в МирТесен!

---