Сега LED осветлението стана много популярно. Работата е там, че това осветление е не само достатъчно мощно, но и рентабилно. Светодиодите са полупроводникови диоди в епоксидна обвивка.
Първоначално бяха доста слаби и скъпи. Но по-късно бяха пуснати в производство много ярки бели и сини диоди. По това време пазарната им цена е намаляла. В момента има светодиоди от почти всякакъв цвят, което е причината за използването им в различни области на дейност. Те включват осветление на различни помещения, подсветка на екрани и знаци, използване на пътни знаци и светофари, в интериора и фаровете на автомобили, в мобилни телефони и др.
Описание
светодиодите консумират малко електроенергия, в резултат на което такова осветление постепенно замества съществуващите източници на светлина. В специализирани магазини можете да закупите различни артикули на базата на LED осветление, вариращи от обикновена лампа и LED лента,завършващи с LED панели. Общото между всички тях е, че връзката им изисква ток от 12 или 24 V.
За разлика от други източници на светлина, които използват нагревателен елемент, този използва полупроводников кристал, който генерира оптично излъчване, когато се приложи ток.
За да разберете схемите за свързване на светодиоди към 220V мрежа, първо трябва да кажете, че не може да се захранва директно от такава мрежа. Следователно, за да работите със светодиоди, трябва да следвате определена последователност на свързването им към мрежа с високо напрежение.
Електрически свойства на LED
Токовото напрежение на светодиода е стръмна линия. Тоест, ако напрежението се увеличи поне малко, тогава токът ще се увеличи рязко, това ще доведе до прегряване на светодиода с последващото му изгаряне. За да избегнете това, трябва да включите ограничаващ резистор във веригата.
Но е важно да не забравяме за максимално допустимото обратно напрежение на светодиодите от 20 V. И ако е свързано към мрежа с обратна полярност, ще получи напрежение с амплитуда от 315 волта, тоест 1,41 пъти повече от сегашния. Факт е, че токът в мрежата 220 волта се редува и първоначално ще върви в една посока и след това обратно.
За да се предотврати движението на тока в обратна посока, веригата за превключване на светодиода трябва да бъде както следва: във веригата е включен диод. Той няма да премине обратно напрежение. В този случай връзката трябва да е паралелна.
Друга схема за свързване на светодиода към мрежата 220волта е за инсталиране на два светодиода гръб до гръб.
Що се отнася до мрежовото захранване с гасящ резистор, това не е най-добрият вариант. Тъй като резисторът ще издаде силна мощност. Например, ако използвате резистор 24 kΩ, тогава разсейването на мощността ще бъде приблизително 3 вата. Когато диодът е свързан последователно, мощността ще бъде намалена наполовина. Обратното напрежение на диода трябва да бъде 400 V. Когато два противоположни светодиода се включат, можете да поставите два резистора от два вата. Съпротивлението им трябва да бъде два пъти по-малко. Това е възможно, когато в една кутия има два кристала с различни цветове. Обикновено единият кристал е червен, а другият е зелен.
Когато се използва резистор 200 kΩ, защитен диод не е необходим, тъй като обратният ток е малък и няма да унищожи кристала. Тази схема за свързване на светодиоди към мрежата има един минус - малката яркост на крушката. Може да се използва например за осветяване на превключвател на стаята.
Поради факта, че токът в мрежата е променлив, това избягва загубата на електроенергия за нагряване на въздуха с ограничителен резистор. Кондензаторът върши работа. В крайна сметка той преминава променлив ток и не се нагрява.
Важно е да запомните, че и двата полупериода на мрежата трябва да преминат през кондензатора, за да може той да премине променлив ток. И тъй като светодиодът провежда ток само в една посока, е необходимо да поставите обикновен диод (или друг допълнителен светодиод) в обратната посока.успоредно на светодиода. Тогава той ще пропусне втория полупериод.
Когато веригата за свързване на светодиода към 220 волтова мрежа е изключена, напрежението ще остане на кондензатора. Понякога дори пълна амплитуда при 315 V. Това заплашва с токов удар. За да се избегне това, в допълнение към кондензатора, е необходимо да се осигури и разряден резистор с висока стойност, който, ако бъде изключен от мрежата, моментално ще разреди кондензатора. Малко количество ток протича през този резистор по време на нормална работа, без да го нагрява.
За защита от импулсен заряден ток и като предпазител, ние поставяме резистор с ниско съпротивление. Кондензаторът трябва да е специален, който е проектиран за верига с променлив ток от поне 250 V или 400 V.
Схемата за последователност на светодиодите включва инсталиране на крушка от няколко светодиода, свързани последователно. За този пример е достатъчен един брояч диод.
Тъй като спадът на напрежението в резистора ще бъде по-малък, общият спад на напрежението в светодиодите трябва да се извади от източника на захранване.
Необходимо е инсталираният диод да бъде проектиран за ток, подобен на тока, преминаващ през светодиодите, а обратното напрежение трябва да е равно на сумата от напреженията на светодиодите. Най-добре е да използвате четен брой светодиоди и да ги свържете гръб към гръб.
Може да има повече от десет светодиода в една верига. За да изчислите кондензатора, трябва да извадите от амплитудното напрежение на мрежата 315 V сумата от спада на напрежението на светодиодите. В резултат намираме броя на падащитенапрежение на кондензатора.
Грешки при свързване с LED
- Първата грешка е, когато свържете светодиод без ограничител, директно към източника. В този случай светодиодът ще се повреди много бързо, поради липсата на контрол върху количеството тока.
- Втората грешка е свързването на светодиоди, инсталирани успоредно към общ резистор. Поради факта, че има разпръскване на параметри, яркостта на светодиодите ще бъде различна. Освен това, ако един от светодиодите не успее, токът на втория светодиод ще се увеличи, поради което може да изгори. Така че, когато се използва един резистор, светодиодите трябва да бъдат свързани последователно. Това ви позволява да оставите тока същия при изчисляване на резистора и да добавите напреженията на светодиодите.
- Третата грешка е, когато светодиодите, които са проектирани за различни токове, се включват последователно. Това кара един от тях да гори слабо или обратно - да се износва.
- Четвъртата грешка е да използвате резистор, който няма достатъчно съпротивление. Поради това токът, преминаващ през светодиода, ще бъде твърде голям. Част от енергията при надценено текущо напрежение се преобразува в топлина, което води до прегряване на кристала и значително намаляване на експлоатационния му живот. Причината за това са дефектите на кристалната решетка. Ако текущото напрежение се увеличи още повече и p-n преходът се нагрее, това ще доведе до намаляване на вътрешния квантов добив. Като резултатяркостта на светодиода ще спадне и кристалът ще бъде унищожен.
- Петата грешка е включването на светодиода на 220V, чиято схема е много проста, при липса на ограничение на обратното напрежение. Максималното допустимо обратно напрежение за повечето светодиоди е приблизително 2V, а напрежението на обратния полупериод влияе на спада на напрежението, което е равно на захранващото напрежение, когато светодиодът е изключен.
- Шеста причина е използването на резистор, чиято мощност е недостатъчна. Това провокира силно нагряване на резистора и процеса на топене на изолацията, която докосва проводниците му. Тогава боята започва да гори и под въздействието на високи температури настъпва разрушаване. Това е така, защото резисторът разсейва само мощността, с която е предназначен да се справи.
Схема за включване на мощен светодиод
За да свържете мощни светодиоди, трябва да използвате AC/DC преобразуватели, които имат стабилизиран токов изход. Това ще елиминира необходимостта от резистор или IC драйвер за LED. В същото време можем да постигнем проста LED връзка, удобно използване на системата и намаляване на разходите.
Преди да включите мощни светодиоди, уверете се, че са свързани към източник на захранване. Не свързвайте системата към захранване, което е под напрежение, в противен случай светодиодите ще се повредят.
5050 светодиоди. Характеристики. Схема на свързване
Светодиодите с ниска мощност включват и светодиоди за повърхностен монтаж (SMD). Най-често те се използват забутони за подсветка в мобилен телефон или за декоративна LED лента.
5050 LED (размер на корпуса: 5 на 5 mm) са полупроводникови източници на светлина, чието предно напрежение е 1,8-3,4 V, а силата на постоянен ток за всеки кристал е до 25 mA. Особеността на светодиодите SMD 5050 е, че дизайнът им се състои от три кристала, които позволяват на светодиода да излъчва множество цветове. Те се наричат RGB светодиоди. Тялото им е изработено от топлоустойчива пластмаса. Дифузната леща е прозрачна и напълнена с епоксидна смола.
За да могат светодиодите 5050 да издържат възможно най-дълго, те трябва да бъдат свързани към стойностите на съпротивлението последователно. За максимална надеждност на веригата е по-добре да свържете отделен резистор за всяка верига.
Схеми за включване на мигащи светодиоди
Мигащият светодиод е светодиод с вграден генератор на импулси. Честотата му на мигане е от 1,5 до 3 Hz.
Въпреки факта, че мигащият светодиод е доста компактен, той съдържа чип от полупроводников генератор и допълнителни елементи.
Що се отнася до напрежението на мигащия светодиод, то е универсално и може да варира. Например за високо напрежение е 3-14 волта, а за ниско напрежение е 1,8-5 волта.
Съответно, положителните качества на мигащия светодиод включват, освен малкия размер и компактност на светлинната сигнализация, и широк диапазон на допустимото напрежение. В допълнение, той може да излъчва различни цветове.
В отделни видове миганеСветодиодите са вградени в около три многоцветни светодиода, които имат различни интервали на мигане.
Мигащите светодиоди също са доста икономични. Факт е, че електронната схема за включване на светодиода е направена върху MOS структури, благодарение на което отделен функционален блок може да бъде заменен с мигащ диод. Поради малкия си размер, мигащите светодиоди често се използват в компактни устройства, които изискват малки радио елементи.
На диаграмата мигащите светодиоди са обозначени по същия начин като обикновените, единственото изключение е, че линиите на стрелките не са просто прави, а пунктирани. Така те символизират мигането на светодиода.
Чрез прозрачното тяло на мигащия светодиод, можете да видите, че се състои от две части. Там, на отрицателния извод на катодната основа, има светодиоден кристал, а на анодния извод има осцилатор.
Всички компоненти на това устройство са свързани с помощта на три златни джъмпера. За да различите мигащ светодиод от обикновен, просто погледнете прозрачния корпус в светлината. Там можете да видите два субстрата с еднакъв размер.
Върху един субстрат е кристален куб с излъчвател на светлина. Изработена е от редкоземна сплав. За да се увеличи светлинният поток и фокуса, както и да се формира радиационната картина, се използва параболичен алуминиев рефлектор. Този рефлектор в мигащия светодиод е по-малък по размер, отколкото в нормалния. Това е така, защото през второто полувремекутията съдържа субстрат с интегрална схема.
Тези два субстрата са свързани помежду си с помощта на два златни телени моста. Що се отнася до корпуса на мигащия светодиод, той може да бъде направен или от разсейваща светлина матова пластмаса, или от прозрачна пластмаса.
Поради факта, че излъчвателят в мигащия светодиод не е разположен по оста на симетрия на тялото, е необходимо да се използва монолитен цветен дифузен световод за функциониране на равномерно осветление.
Наличието на прозрачен корпус може да се намери само при мигащи светодиоди с голям диаметър, които имат тесен модел на излъчване.
Мигащият LED генератор се състои от високочестотен главен осцилатор. Работата му е постоянна, а честотата е около 100 kHz.
Заедно с високочестотния генератор функционира и разделител на логически елементи. Той от своя страна разделя високата честота до 1,5-3 Hz. Причината за използването на високочестотен генератор с честотен делител е, че работата на генератор с ниска честота изисква кондензатор с най-голям капацитет за синхронизиращата верига.
Довеждането на високата честота до 1-3 Hz изисква наличието на разделители на логически елементи. И те могат да бъдат приложени доста лесно върху малко пространство от полупроводников кристал. Върху полупроводниковата подложка, в допълнение към делителя и главния високочестотен осцилатор, има защитен диод и електронен ключ. Ограничителенрезисторът е вграден в мигащите светодиоди, които са оценени за напрежение от 3 до 12 волта.
Мигащи светодиоди с ниско напрежение
Що се отнася до мигащите светодиоди с ниско напрежение, те нямат ограничаващ резистор. Когато захранването е обърнато, е необходим защитен диод. Необходимо е, за да се предотврати повредата на микросхемата.
За да могат високоволтовите мигащи светодиоди да работят дълго време и безпроблемно, захранващото напрежение не трябва да надвишава 9 волта. Ако напрежението се повиши, тогава разсейването на мощността на мигащия светодиод ще се увеличи, което ще доведе до нагряване на полупроводниковия кристал. Впоследствие, поради прекомерно нагряване, ще започне влошаване на мигащия светодиод.
Когато е необходимо да проверите изправността на мигащ светодиод, за да направите това безопасно, можете да използвате 4,5 волтова батерия и 51 ома резистор, свързани последователно със светодиода. Мощността на резистора трябва да бъде най-малко 0,25W.
Монтаж на светодиоди
Инсталирането на светодиоди е много важен въпрос поради причината, че е пряко свързан с тяхната жизнеспособност.
Тъй като светодиодите и микросхемите не обичат статично електричество и прегряване, е необходимо да се запояват части възможно най-бързо, не повече от пет секунди. В този случай трябва да използвате поялник с ниска мощност. Температурата на върха не трябва да надвишава 260 градуса.
При запояване можете допълнително да използвате медицински пинсети. Пинцети LEDе захванат по-близо до корпуса, поради което се създава допълнително отделяне на топлина от кристала по време на запояване. За да не се счупят краката на светодиода, те не трябва да се огъват много. Те трябва да останат успоредни един на друг.
За да се избегне претоварване или късо съединение, устройството трябва да е оборудвано с предпазител.
Схема за плавно включване на светодиоди
Схемата за меко включване и изключване на LED е популярна сред другите и собствениците на автомобили, които искат да настроят автомобилите си, се интересуват от нея. Тази схема се използва за осветяване на интериора на автомобила. Но това не е единственото му приложение. Използва се и в други области.
Проста LED схема за мек старт ще се състои от транзистор, кондензатор, два резистора и светодиод. Необходимо е да изберете такива токоограничаващи резистори, които могат да пропускат ток от 20 mA през всяка поредица от светодиоди.
Веригата за плавно включване и изключване на светодиодите няма да е пълна без кондензатор. Той е този, който й позволява да събира. Транзисторът трябва да е p-n-p-структура. И токът на колектора не трябва да бъде по-малък от 100 mA. Ако веригата за мек старт на LED е сглобена правилно, тогава, като се използва примера за вътрешно осветление на автомобил, светодиодите ще се включат плавно за 1 секунда и след затваряне на вратите ще се изключат плавно.
Алтернативно включване на светодиодите. Диаграма №
Един от светлинните ефекти, използващи светодиоди, е включването им един по един. Нарича се течащ огън. Такава схема работи от автономно захранване. За неговия дизайн е използван конвенционален ключ, който захранва всеки един от светодиодите на свой ред.
Помислете за устройство, състоящо се от две микросхеми и десет транзистора, които заедно съставляват главния осцилатор, управляващ и индексиращ самия себе си. От изхода на главния осцилатор импулсът се предава към управляващия блок, който също е десетичен брояч. След това напрежението се прилага към основата на транзистора и го отваря. Анодът на светодиода е свързан към плюса на източника на захранване, което води до сияние.
Вторият импулс образува логическа единица на следващия изход на брояча, а на предишния ще се появи ниско напрежение и ще затвори транзистора, което ще доведе до изключване на светодиода. Тогава всичко се случва в същата последователност.
