Лікнеп> Різне, але корисне

Як живити світлодіод від мережі 220 В.
Здавалося б все просто: ставимо послідовно резистор, і все. Але потрібно пам'ятати про одну важливу характеристику світлодіода: максимально допустимому зворотній напрузі. У більшості світлодіодів воно близько 20 вольт. А при підключенні його в мережу при зворотній полярності (ток-то змінний, полперіода в одну сторону йде, а другу половину - у зворотний) до нього додасться повне амплітудне напруга мережі - 315 вольт! Звідки така цифра? 220 В - це діюча напруга, амплітудне ж в {корінь з 2} = 1,41 раз більше.
Тому, щоб врятувати світлодіод потрібно поставити послідовно з ним діод, який не пропустить до нього зворотну напругу.

Ще один варіант підключення світлодіода до електромережі 220в:

Або ж поставити два світлодіода зустрічно-паралельно.

Варіант харчування від мережі з резистором не найоптимальніший: на резисторі буде виділятися значна потужність. Дійсно, якщо застосуємо резистор 24 кОм (максимальний струм 13 мА), то розсіюється на ньому потужність буде близько 3 Вт. Можна знизити її в два рази, включивши послідовно діод (тоді тепло буде виділятися тільки протягом одного напівперіоду). Діод повинен бути на зворотне напруга не менше 400 В. При включенні двох зустрічних світлодіодів (існують навіть такі з двома кристалами в одному корпусі, зазвичай різних кольорів, один кристал червоного світіння, інший зеленого) можна поставити два двухваттних резистора, кожен сопотівленіем в два рази менше.
Обмовлюся, що застосувавши резистор великого опору (наприклад 200 кОм) можна включити 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 обмежувальним резистором. Його роль може виконувати конденсатор, який пропускає змінний струм, не нагріваючись. Чому так - питання окреме, розглянемо його пізніше. Зараз же нам потрібно знати, що для того, щоб конденсатор пропускав змінний струм, через нього повинні обов'язково проходити обидва напівперіоду мережі. Але ж світлодіод проводить струм тільки в одну сторону. Значить, ставимо зустрічно-паралельно світлодіоду звичайний діод (або другий світлодіод), він і буде пропускати другий напівперіод.

Але ось ми відключили нашу схему від мережі. На конденсаторі залишилося якесь напруження (аж до повного амплітудного, якщо пам'ятаємо, рівного 315 В). Щоб уникнути випадкового удару струмом, передбачимо паралельно конденсатору розрядний резистор великого номіналу (щоб при нормальній роботі через нього протікав незначний струм, який не викликає його нагрівання), який при відключенні від мережі за частки секунди розрядить конденсатор. І для захисту від імпульсного зарядного струму теж поставимо низькоомним резистор. Він також буде грати роль запобіжника, миттєво згораючи при випадковому пробої 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 все послідовно, зустрічного діода досить одного на всіх.

Діод повинен бути розрахований на струм, не менший ніж струм через світлодіоди, зворотна напруга - не менше суми напруги на світлодіодах. А ще краще взяти парне число світлодіодів і включити їх зустрічно-паралельно.

На малюнку в кожній ланцюжку намальовано по три світлодіода, насправді їх може бути і більше десятка.
Як розрахувати конденсатор? Від амплітудного напруги мережі 315В віднімаємо суму падіння напруги на світлодіодах (наприклад для трьох білих це приблизно 12 вольт). Отримаємо падіння напруги на конденсаторі U п = 303 В. Ємність в мікрофарадах буде дорівнює (4,45 * I) / Uп, де I - необхідний струм через світлодіоди в міліампер. У нашому випадку для 20 мА ємність буде (4,45 * 20) / 303 = 89/303 ~ = 0,3 мкФ. Можна поставити два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) паралельно.
Найбільш поширені помилки при підключенні світлодіодів
1. Підключення світлодіода безпосередньо до джерела живлення без обмежувача струму (резистора або спеціальної мікросхеми-драйвера). Обговорювалося вище. Світлодіод швидко виходить з ладу через погано контрольованою величини струму.

2. Підключення паралельно включених світлодіодів до загального резистору. По-перше, через можливе розкиду параметрів, світлодіоди будуть горіти з різною яскравістю. По-друге, що більш істотно, при виході з ладу одного з світлодіодів, ток другого зросте вдвічі, і він може теж 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 В + 2,1 В = 3,9 В).

3. Включення послідовно світлодіодів, розрахованих на різний струм. У цьому випадку один з світлодіодів буде або працювати на знос, або тьмяно світитися - в залежності від настройки струму обмежує резистором.

4. Установка резистора недостатній опір. В результаті поточний через світлодіод струм виявляється занадто великим. Оскільки частина енергії через дефекти кристалічної решітки перетворюється в тепло, то при завищених токах його стає занадто багато. Кристал перегрівається, в результаті чого значно знижується термін його служби. При ще більшому завищенні струму через розігрівання області pn-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 допустимий зворотна напруга становить близько 2 вольт, тоді як напруга зворотного полупериода при замкненому светодиоде створює на ньому падіння напруги, що дорівнює напрузі харчування. Існує багато різних схем, що виключають руйнівний вплив зворотного напруга. Найпростіша розглянута вище.

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

миготливі світлодіоди
Миготливий сеетодіод (МСД) являє собою світлодіод з вбудованим інтегральним генератором імпульсів з частотою спалахів 1,5 -3 Гц.
Незважаючи на компактність в миготливий світлодіод входить напівпровідниковий чіп генератора і деякі додаткові елементи. Також варто наголосити на тому, що 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 примірників.
Відмінні якості миготливих сеетодіодое:
• Малі розміри
• Компактний пристрій світлової сигналізації
• Широкий діапазон напруги живлення (аж до 14 вольт)
• Різний колір випромінювання.
У деяких варіантах миготливих світлодіодів можуть бути вбудовані кілька (зазвичай - 3) різнокольорових світлодіода з різною періодичністю спалахів.
Застосування світлодіодів, що блимали виправдано в компактних пристроях, де пред'являються високі вимоги до габаритів радіоелементів і електроживлення - миготливі світлодіоди дуже економічні, т..к електронна схема МСД виконана на МОП структурах. Миготливий світлодіод може з легкістю замінити цілий функціональна одиниця.
Умовне графічне позначення миготливого світлодіода на принципових схемах нічим не відрізняється від позначення звичайного світлодіода за винятком того, що лінії стрелок- пунктирні і символізують миготливі властивості світлодіода.

Якщо поглянути крізь прозорий корпус миготливого світлодіода, то можна помітити, що конструктивно він складається з двох частин. На підставі катодного (негативного висновку) розміщений кристал светоизлучающего діода.
Чіп генератора розміщений на підставі анодного виводу.
За допомогою трьох золотих дротяних перемичок з'єднуються всі частини даного комбінованого пристрою.
Відрізнити МСД від звичайного світлодіода легко за зовнішнім виглядом, розглядаючи його корпус на просвіт. Усередині МСД знаходяться дві підкладки приблизно однакового розміру. На першій з них розташовується кристалічний кубик светоізлучателя з редкоземельного сплаву.
Для збільшення світлового потоку, фокусування і формування діаграми спрямованості застосовується параболічний алюмінієвий відбивач (2).

В МСД він трохи менше по діаметру, ніж в звичайному светодиоде, так як другу частину корпусу займає підкладка з інтегральної мікросхемою (3).
Електрично обидві підкладки пов'язані один з одним двома золотими дротяними перемичками (4). Корпус МСД (5) виконується з матовою светорассеивающей пластмаси або з прозорого пластика.
Випромінювач в МСД розташований не на осі симетрії корпусу, тому для забезпечення рівномірної засвічення найчастіше застосовують монолітний кольоровий дифузний світловод. Прозорий корпус зустрічається тільки у МСД великих діаметрів, що володіють вузькою діаграмою 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 до значення 1,5 3 Гц. Застосування високочастотного генератора спільно з подільником частоти пов'язано з тим, що для реалізації низькочастотного генератора потрібне використання конденсатора з великою ємністю для времязадающей ланцюга.
Для приведення високої частоти до значення 1-3 Гц використовуються подільники на логічних елементах, які легко розмістити на невеликій площі напівпровідникового кристала.
Крім задає ВЧ-генератора і дільника на напівпровідниковій підкладці виконаний електронний ключ і захисний діод. У миготливих світлодіодів, розрахованих на напругу харчування 3-12 вольт, також вбудовується обмежувальний резистор. У низьковольтних МСД обмежувальний резистор відсутній Захисний діод необхідний для запобігання виходу з ладу мікросхеми при переполюсовке харчування.
Для надійної та довготривалої роботи високовольтних МСД, напруга живлення бажано обмежити на рівні 9 вольт. При збільшенні напруги зростає розсіює потужність МСД, а, отже, і нагрів напівпровідникового кристала. Згодом надмірний нагрів може привести до швидкої деградації миготливого світлодіода.
Чи безпечно перевірити справність миготливого світлодіода можна за допомогою батарейки на 4,5 вольта і послідовно включеного спільно з світлодіодом резистора опором 51 Ом, потужністю не менше 0,25 Вт.

У висновку слід звернути увагу на такі питання як пайка і монтаж світлодіодів. Це теж дуже важливі питання, які впливають на їх життєздатність.
світлодіоди і мікросхеми бояться статики, неправильного підключення і перегріву, пайка цих деталей повинна бути максимально швидка. Слід використовувати малопотужний паяльник з температурою жала не більше 260 градусів і пайку виробляти не більше 3-5 секунд (рекомендації виробника). Не зайвим буде використання медичного пінцета при пайку. Світлодіод береться пінцетом вище до корпусу, що забезпечує додатковий тепловідвід від кристала при пайку.
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 ваш пристрій захистити від випадкового замикання або перевантаження слід ставити запобіжники.
Завантажити:
1. Програма для автоматичного підбору резистора при підключенні світлодіодів - Програма для підбору резистора
2. Програма автоматичного розрахунку струмообмежувального резистора світлодіоди - Програма розрахунку резистора