Kategorijos: Praktinė elektronika, Šviesos šaltiniai, Viskas apie šviesos diodus, Kaip tai veikia
Peržiūrų skaičius: 440310
Straipsnio komentarai: 52
Kaip yra LED lempos
Straipsnyje pasakojama apie LED lempų dizainą. Svarstomos kelios skirtingo sudėtingumo schemos ir pateikiamos rekomendacijos, kaip nepriklausomai gaminti LED šviesos šaltinius, prijungtus prie 220 V tinklo.
Energiją taupančių lempų pranašumai
Energiją taupančių lempų pranašumai yra plačiai žinomi. Visų pirma, tai iš tikrųjų yra mažos energijos sąnaudos, be to, didelis patikimumas. Šiuo metu labiausiai paplitusios fluorescencinės lempos. Tokia lempa energijos suvartojimas 20 vatų, suteikia tą patį apšvietimą kaip ir šimto vatų kaitrinė lempa. Nesunku apskaičiuoti, kad sutaupoma penkis kartus.
Pastaruoju metu LED lempos gaminamos meistriškai. Efektyvumo ir ilgaamžiškumo rodikliai yra daug aukštesni nei fluorescencinių lempų. Tokiu atveju elektros sunaudojama dešimt kartų mažiau nei kaitrinėse lempose. LED lempų patvarumas gali siekti 50 ar daugiau tūkstančių valandų.
Naujos kartos šviesos šaltiniai, be abejo, yra brangesni nei paprastos kaitrinės lempos, tačiau jie sunaudoja žymiai mažiau energijos ir padidina patvarumą. Paskutiniai du indikatoriai yra skirti kompensuoti didelę naujų tipų lempų kainą.
Praktinės LED lempų grandinės
Kaip pirmąjį pavyzdį galime laikyti bendrovės „SEA Electronics“ sukurtą LED lempos įtaisą, naudojantį specializuotas mikroschemas. Tokio žibinto elektrinė grandinė parodyta 1 paveiksle.
1 pav. Bendrovės "SEA Electronics" LED lempos schema
Prieš dešimt metų šviesos diodai galėjo būti naudojami tik kaip indikatoriai: šviesos stipris buvo ne didesnis kaip 1,5 ... 2 mikrochandeliai. Dabar pasirodė ypač ryškūs šviesos diodai, kuriuose spinduliuotės galia siekia kelias dešimtis kandelų.
Kai kartu su puslaidininkių keitikliais buvo naudojami didelės galios šviesos diodai, tapo įmanoma sukurti šviesos šaltinius, kurie galėtų atlaikyti konkurenciją su kaitrinėmis lempomis. Panašus keitiklis parodytas 1 paveiksle. Grandinė yra gana paprasta ir joje yra nedaug dalių. Tai pasiekiama naudojant specializuotas mikroschemas.
Pirmasis IC1 BP5041 mikroschema yra kintamos srovės / nuolatinės srovės keitiklis. Jo konstrukcinė schema parodyta 2 paveiksle.
2 pav. BP5041 blokinė schema.
Mikroschema padaryta SIP tipo atveju, parodytu 3 paveiksle.
3 pav
Keitiklis, prijungtas prie 220 V apšvietimo tinklo, suteikia 5 V išėjimo įtampą maždaug 100 miliamprų srove. Prisijungimas prie tinklo vyksta per lygintuvą, pagamintą ant diodo D1 (iš principo galima naudoti lygintuvo tiltinę grandinę) ir kondensatorių C3. Rezistorius R1 ir kondensatorius C2 pašalina impulsų triukšmą. Taip pat žiūrėkite - Kaip prijungti LED lempą prie 220 V tinklo.
Visas prietaisas yra apsaugotas F1 saugikliu, kurio vardinė vertė neturi būti didesnė už nurodytą diagramoje. Kondensatorius C3 skirtas išlyginti keitiklio išėjimo įtampos virpėjimą. Reikėtų pažymėti, kad išėjimo įtampa neturi galvaninės izoliacijos nuo tinklo, kuri šioje grandinėje yra visiškai nereikalinga, tačiau ją gaminant ir paleidžiant reikia ypatingo atsargumo ir saugos taisyklių laikymosi.
C3 ir C2 kondensatorių darbinė įtampa turi būti ne mažesnė kaip 450 V. C2 kondensatoriai turi būti plėveliniai arba keramikiniai. Rezistorius R1 gali turėti 10 ... 20 omų varžą, kurios pakanka normaliam keitiklio darbui.
Naudojant šį keitiklį nereikės naudoti nuolatinio transformatoriaus, kuris žymiai sumažina bendruosius prietaiso matmenis.
Išskirtinis BP5041 lusto bruožas yra įmontuotas induktorius, kaip parodyta 2 paveiksle, dėl kurio sumažėja priedų skaičius ir bendras plokštės dydis.
Kaip diodas D1 tinka bet koks diodas, kurio atvirkštinė įtampa yra ne mažesnė kaip 800 V, o rektifikuota srovė yra ne mažesnė kaip 500 mA. Plačiai paplitęs importo diodas 1N4007 visiškai atitinka tokias sąlygas. prie lygintuvo įėjimo yra įmontuotas FNR-10K391 tipo varistorius VAR1. Jos tikslas yra apsaugoti visą įrenginį nuo impulsinio triukšmo ir statinės elektros.
Antrasis IC lustas, tipo HV9910, yra PWM srovės stabilizatorius, skirtas ypač ryškiems šviesos diodams. Naudojant išorinį MOSFET tranzistorių, srovę galima nustatyti diapazone nuo kelių miliamprų iki 1A. Šią srovę nustato rezistorius R3 grįžtamojo ryšio grandinėje. Lustas tiekiamas SO-8 (LG) ir SO-16 (NG). Jos išvaizda parodyta 4 paveiksle, o 5 paveiksle - blokinė schema.
4 paveikslas. Lustas HV9910.
5 pav. HV9910 lusto blokinė schema.
Naudojant rezistorių R2, vidinio generatoriaus dažnis gali būti kinta nuo 20 iki 120 KHz. Esant schemoje nurodytam rezistoriaus R2 pasipriešinimui, jis bus apie 50 KHz.
Induktorius L1 yra skirtas energijai kaupti, kol tranzistorius VT1 yra atidarytas. Kai tranzistorius užsidaro, droselyje kaupiama energija per greitąjį Schottky diodą D2 perduodama šviesos diodams D3 ... D6.
Čia laikas prisiminti savęs indukciją ir Lenzo taisyklę. Pagal šią taisyklę indukcijos srovė visada turi tokią kryptį, kad jos magnetinis srautas kompensuoja išorinio magnetinio srauto pokyčius, kurie (pokytis) sukėlė šią srovę. Todėl sav indukcijos EML kryptis turi kryptį, priešingą energijos šaltinio EMF krypčiai. Štai kodėl šviesos diodai įjungiami priešinga kryptimi tiekiamosios įtampos atžvilgiu (IC2 1 kaištis, diagramoje nurodytas kaip VIN). Taigi, šviesos diodai skleidžia šviesą dėl savaiminės indukcijos ritės L1 EML.
Šiame dizaine naudojami 4 ypač ryškūs TWW9600 tipo šviesos diodai, nors visiškai įmanoma naudoti ir kitų tipų šviesos diodus, kuriuos gamina kitos įmonės.
Lusto šviesos diodų ryškumui valdyti yra įvestis PWM_D, PWM - moduliacija iš išorinio generatoriaus. Šioje schemoje tokia funkcija nenaudojama.
Jei patys gaminate tokią LED lempą, turėtumėte naudoti korpusą su varžto pagrindo E27 dydžiu iš nenaudojamos energiją taupančios lempos, kurios galia ne mažesnė kaip 20 vatų. Statinio išvaizda parodyta 6 paveiksle.
6 pav. Namų darbo LED lempa.
Nors aprašyta schema yra gana paprasta, ne visada įmanoma ją rekomenduoti savo reikmėms: arba negalėsite nusipirkti schemoje nurodytų dalių, arba nepakankama surinkėjo kvalifikacija. Kai kurie gali tiesiog išsigąsti: „O kas, jei man nepavyks?“. Tokioms situacijoms galite pasiūlyti dar kelis paprastesnius variantus tiek grandinėse, tiek įsigyjant dalis.
Paprasta LED lemputė namuose
Paprastesnė LED lempos schema parodyta 7 paveiksle.
7 pav
Ši diagrama rodo, kad šviesos diodams maitinti naudojamas tiltinis lygintuvas su talpiniu balastu, kuris riboja išėjimo srovę. Tokie maitinimo šaltiniai yra ekonomiški ir paprasti, nebijantys trumpo jungimo, jų išėjimo srovę riboja kondensatoriaus talpa. Tokie lygintuvai dažnai vadinami srovės stabilizatoriais.
Talpinio balasto vaidmenį grandinėje atlieka C1 kondensatorius. Esant 0,47 μF talpos, kondensatoriaus darbinė įtampa turi būti bent 630 V. Jo talpa suprojektuota taip, kad srovė per šviesos diodus būtų apie 20 mA, o tai yra optimali šviesos diodų vertė.
Tilto atitaisytos įtampos virpėjimas yra išlyginamas elektrolitiniu kondensatoriumi C2. Norėdami apriboti įkrovimo srovę įjungimo metu, naudojamas rezistorius R1, kuris taip pat tarnauja kaip saugiklis avarinėse situacijose.Rezistoriai R2 ir R3 yra skirti iškrauti kondensatorius C1 ir C2 atjungus įrenginį nuo tinklo.
Norint sumažinti matmenis, buvo pasirinkta tik 100 V kondensatoriaus C2 darbinė įtampa. Sugedus (perdegus) bent vienam iš šviesos diodų, kondensatorius C2 bus įkrautas iki 310 V įtampos, o tai neišvengiamai sukels jo sprogimą. Norėdami apsisaugoti nuo šios situacijos, šį kondensatorių atjungia zenerio diodai VD2, VD3. Jų stabilizavimo įtampą galima nustatyti taip.
Esant 20 mA vardinei srovei per šviesos diodą, atsižvelgiant į tipą, sukuriama 3,2 ... 3,8 V įtampos kritimas. (Panaši savybė tam tikrais atvejais leidžia naudoti šviesos diodus kaip zenerio diodus). Todėl nesunku apskaičiuoti, kad jei grandinėje bus naudojama 20 šviesos diodų, tada įtampos kritimas per juos bus 65 ... 75 V. Būtent šiame lygyje įtampa visame kondensatoriuje C2 bus ribota.
„Zener“ diodai turėtų būti pasirinkti taip, kad bendra stabilizacijos įtampa būtų šiek tiek didesnė nei įtampos kritimas per šviesos diodus. Tokiu atveju normalios eksploatacijos metu „Zener“ diodai bus uždaryti ir neturės įtakos grandinės veikimui. Grandinėje nurodyti 1N4754A zenerio diodai turi 39 V stabilizacijos įtampą, o nuosekliai sujungti - 78 V.
Jei bent vienas iš šviesos diodų sugenda, atidaromi zenerio diodai ir kondensatoriaus C2 įtampa stabilizuojama 78 V, o tai yra aiškiai žemesnė nei kondensatoriaus C2 darbinė įtampa, todėl sprogimo nebus.
Namuose gaminamos LED lempos dizainas parodytas 8 paveiksle. Kaip matyti iš paveikslo, ji sumontuota korpuse iš nenaudojamos energiją taupančios lempos su E-27 pagrindu.
8 pav
Spausdinta plokštė, ant kurios dedamos visos dalys, yra pagaminta iš folijos stiklo pluošto bet kokiu namuose prieinamu būdu. Šviesos diodams sumontuoti ant lentos buvo išgręžtos 0,8 mm skersmens skylės, o likusioms dalims - 1,0 mm. Grandinės plokštės brėžinys parodytas 9 paveiksle.
9 pav. Spausdintinė plokštė ir joje esančių dalių vieta.
Dalių vieta lentoje parodyta 9c paveiksle. Visos dalys, išskyrus šviesos diodus, montuojamos plokštės šone, kur nėra atspausdintų takelių. Toje pačioje pusėje taip pat sumontuotas megztinis, taip pat parodytas paveikslėlyje.
Sumontavę visas dalis folijos šone, sumontuoti šviesos diodai. Šviesos diodų montavimas turėtų prasidėti nuo plokštės vidurio, palaipsniui pereinant į periferiją. Šviesos diodai turi būti uždaromi nuosekliai, tai yra, teigiamas vieno šviesos diodo gnybtas yra prijungtas prie neigiamo kito gnybto.
Šviesos diodo skersmuo gali būti bet koks 3 ... 10 mm. Tokiu atveju šviesos diodų išvadas reikia palikti mažiausiai 5 mm ilgio nuo plokštės. Priešingu atveju, lituodami, šviesos diodai gali tiesiog perkaisti. Litavimo trukmė, kaip rekomenduojama visuose vadovuose, neturėtų viršyti 3 sekundžių.
Surinkus ir sureguliavus plokštę, jos išvados turi būti suklijuotos prie pagrindo, o pati plokštė turi būti įdėta į dėklą. Be nurodyto atvejo, galima naudoti ir daugiau miniatiūrinį dėklą, tačiau reikės sumažinti spausdintinės plokštės dydį, nepamirštant, kad ir kondensatorių C1 ir C2 matmenų.
Taip pat žiūrėkite: LED lempų remonto istorija
Paprasčiausias LED lempos dizainas
Tokia grandinė parodyta 10 paveiksle.
10 pav. Paprasčiausias LED lempos dizainas.
Grandinėje yra minimalus dalių skaičius: tik 2 šviesos diodai ir gesinimo rezistorius. Diagrama rodo, kad šviesos diodai įjungiami lygiagrečiai - lygiagrečiai. Įtraukus šį elementą, kiekvienas iš jų apsaugo kitą nuo atvirkštinės įtampos, kuri yra maža šviesos diodams, o tinklo įtampa aiškiai negali jos išlaikyti. Be to, toks dvigubas įtraukimas padidins LED lemputės mirgėjimo dažnį iki 100 Hz, kuris nebus pastebimas akiai ir nepakels regėjimo. Čia pakanka prisiminti, kaip norint sutaupyti pinigų, įprastos kaitrinės lempos buvo sujungtos per diodą, pavyzdžiui, įėjimuose. Jie labai nemaloniai veikė regėjimą.
Jei nėra dviejų šviesos diodų, tada vieną iš jų galima pakeisti įprastu lygintuvo diodu, kuris apsaugos skleidžiamąjį diodą nuo atvirkštinės tinklo įtampos. Jo įtraukimo kryptis turėtų būti tokia pati, kaip trūkstamo šviesos diodo. Įtraukus LED šviesos diodo mirgėjimo dažnį bus 25 Hz, kuris bus pastebimas akiai, kaip jau aprašyta aukščiau.
Norint apriboti srovę per šviesos diodus 20 mA lygyje, rezistoriaus R1 varža turi būti 10 ... 11 KOhm. Tuo pačiu metu jo galia turėtų būti bent 5 vatai. Norėdami sumažinti šildymą, jis gali būti sudarytas iš kelių, geriausių iš visų trijų, 2 W varžų.
Šviesos diodai gali būti naudojami taip pat, kaip paminėti ankstesnėse schemose arba kuriuos galima įsigyti. Pirkdami turėtumėte tiksliai žinoti LED prekės ženklą, kad nustatytumėte jo vardinę nuolatinę srovę. Remiantis šios srovės dydžiu, pasirenkamas rezistoriaus R1 pasipriešinimas.
Pagal šią schemą surinktos lempos dizainas mažai skiriasi nuo dviejų ankstesnių: ją taip pat galima pagaminti korpuse iš nenaudojamos energiją taupančios fluorescencinės lempos. Grandinės paprastumas dar nereiškia spausdintos plokštės buvimo: detales galima sujungti montuojant prie sienos, todėl, kaip sakoma tokiais atvejais, dizainas yra savavališkas.
Taip pat žiūrėkite tinklalapyje bgv.electricianexp.com
: