Схема включення світлодіоду в мережу 220 вольт

Схема включення світлодіоду в мережу 220 вольт

Зараз стало дуже популярним освітлення світлодіодними лампами. Вся справа в тому, що це освітлення не тільки досить потужне, але й економічно вигідне. Світлодіоди - це напівпровідникові діоди в епоксидній оболонці.

Спочатку вони були досить слабкими і дорогими. Але пізніше у виробництво були випущені дуже яскраві білі і сині діоди. До того часу їх ринкова ціна знизилася. На даний момент існують світлодіоди практично будь-якого кольору, що послужило причиною використання їх у різних сферах діяльності. До них відноситься освітлення різних приміщень, підсвічування екранів і вивісок, використання на дорожніх знаках і світлофорах, в салоні і фарах автомобілів, в мобільних телефонах тощо.

Опис

Світлодіоди споживають мало електроенергії, в результаті чого таке освітлення поступово витісняє раніше існуючі джерела світла. У спеціалізованих магазинах можна придбати різні предмети, в основі яких світлодіодне освітлення, починаючи від звичайного світильника і світлодіодної стрічки, закінчуючи світлодіодними панелями. Їх всіх об 'єднує те, що для їх підключення необхідна наявність струму в 12 або 24 В.

На відміну від інших джерел освітлення, які використовують нагрівальний елемент, тут застосовується напівпровідниковий кристал, який генерує оптичне випромінювання під впливом струму.

Щоб зрозуміти схеми включення світлодіодів в мережу 220В, потрібно для початку сказати про те, що безпосередньо від такої мережі він харчуватися не зможе. Тому для роботи зі світлодіодами потрібно дотримуватися певної послідовності підключення їх до мережі високої напруги.

Електричні властивості світлодіоду

Вольтамперна характеристика світлодіоду - це крута лінія. Тобто, якщо напруга збільшиться хоча б трохи, то струм різко зросте, це спричинить перегрів світлодіоду з подальшим його перегорянням. Щоб цього уникнути, необхідно включити в ланцюг обмежувальний резистор.

Але важливо не забувати про максимально допустиму зворотну напругу світлодіодів в 20 В. І в разі його підключення в мережу зі зворотною полярністю він отримає амплітудну напругу в 315 вольт, тобто в 1,41 рази більше, ніж діюче. Справа в тому, що струм в мережі на 220 вольт змінний, і він спочатку піде в одну сторону, а потім назад.

Для того щоб не дати струму рухатися в протилежному напрямку, схема включення світлодіоду повинна бути такою: в ланцюг включається діод. Він не пропустить зворотну напругу. При цьому підключення обов 'язково має бути паралельним.

Ще одна схема включення світлодіоду в мережу 220 вольт полягає в установці двох світлодіодів зустрічно-паралельно.

Що стосується харчування від мережі з гаслячим резистором, то це не найкращий варіант. Тому що резистор буде виділяти сильну потужність. Наприклад, якщо використовувати резистор 24 кОм, то потужність розсіювання складе приблизно 3 Вт. При включенні послідовно діоду потужність знизиться вдвічі. Зворотна напруга на діоді має дорівнювати 400 В. Коли включаються два зустрічних світлодіоди, можна поставити два двваттних резистори. Їхній опір має бути вдвічі меншим. Це можливо, коли в одному корпусі два кристали різних кольорів. Зазвичай один кристал червоний, інший зелений.

У тому випадку, коли використовується резистор 200 кОм, наявність захисного діоду не потрібна, оскільки струм на зворотному ходу маленький і не буде викликати руйнування кристала. Ця схема включення світлодіодів в мережу має один мінус - маленька яскравість лампочки. Вона може застосовуватися, наприклад, для підсвічування кімнатного вимикача.

Через те, що струм у мережі змінний, це дозволяє уникнути зайвих витрат електрики на нагрів повітря за допомогою обмежувального резистора. З цим завданням справляється конденсатор. Адже він пропускає змінний струм і при цьому не нагрівається.

Важливо пам 'ятати, що через конденсатор повинні проходити обидва напівперіоди мережі, для того щоб він зміг пропускати змінний струм. А оскільки світлодіод проводить струм тільки в один бік, то необхідно поставити звичайний діод (або ще додатковий світлодіод) зустрічно-паралельно світлодіоду. Тоді він і буде пропускати другий напівперіод.

Коли схема включення світлодіоду в мережу 220 вольт буде відключена, на конденсаторі залишиться напруга. Іноді навіть повне амплітудне в 315 В. Це загрожує ударом струму. Щоб цього уникнути, потрібно передбачити крім конденсатора ще й розрядний резистор великого номіналу, який у разі від 'єднання від мережі моментально розрядить конденсатор. Через цей резистор, при нормальній його роботі, тече незначний струм, що не нагріває його.

Для захисту від імпульсного зарядного струму і в якості запобіжника ставимо низькоомний резистор. Конденсатор повинен бути спеціальний, який розрахований на ланцюг зі змінним струмом не менше 250 В, або на 400 В.

Схема послідовного включення світлодіодів передбачає встановлення лампочки з декількох світлодіодів, включених послідовно. Для цього прикладу достатньо одного зустрічного діоду.

Оскільки падіння напруги струму на резисторі буде меншим, то від джерела живлення потрібно відняти сумарне падіння напруги на світлодіодах.

Необхідно, щоб встановлюваний діод був розрахований на струм, аналогічний струму, що проходить через світлодіоди, а зворотна напруга повинна бути дорівнювати сумі напружень на світлодіодах. Найкраще використовувати чітку кількість світлодіодів і підключати їх зустрічно-паралельно.

В одному ланцюжку може бути більше десяти світлодіодів. Щоб розрахувати конденсатор, потрібно відняти від амплітудної напруги мережі 315 У суму падіння напруги світлодіодів. У результаті дізнаємося число падіння напруги на конденсаторі.

Помилка під 'єднання світлодіодів

  • Перша помилка - це коли підключають світлодіод без обмежувача, безпосередньо до джерела. У цьому випадку світлодіод дуже швидко вийде з ладу, через відсутність контролю над величиною струму.
  • Друга помилка - це підключення до загального резистора світлодіодів, встановлених паралельно. Через те, що відбувається розкид параметрів, яскравість горіння світлодіодів буде різною. До того ж, у разі виходу одного зі світлодіодів з ладу, відбудеться зростання струму другого світлодіоду, через що він може згоріти. Отже, коли використовується один резистор, потрібно послідовно підключати світлодіоди. Це дозволяє залишити струм попереднім при розрахунку резистора і скласти напруги світлодіодів.
  • Третя помилка - це коли світлодіоди, які розраховані на різний струм, включають послідовно. Це стає причиною того, що один з них буде горіти слабо, або навпаки - працювати на знос.
  • Четверта помилка - це використання резистора, у якого недостатній опір. Через це струм, що поточний через світлодіод, буде занадто великим. Деяка частина енергії, при завищеній напрузі струму, перетворюється на тепло, в результаті чого відбувається перегрів кристала і значне зменшення його терміну служби. Причина цьому - дефекти кристалічної решітки. Якщо напруга струму ще більше зросте, і р-n-перехід нагріється, це призведе до зниження внутрішнього квантового виходу. Внаслідок цього впаде яскравість світлодіоду, і кристал буде піддаватися руйнуванню.
  • П 'ята помилка - включення світлодіоду в 220В, схема якої дуже проста, при відсутності обмеження зворотної напруги. Максимально допустима зворотна напруга у більшості світлодіодів - приблизно 2 В, а напруга зворотного напівперіоду впливає на падіння напруги, яка дорівнює напруженню харчування при замкненому світлодіоді.
  • Шоста причина - це використання резистора, потужність якого недостатня. Це провокує сильний нагрів резистора і процес плавлення ізоляції, яка стосується його проводів. Потім починає обгорати фарба і під впливом високих температур настає руйнування. Все через те, що резистор розсіює тільки ту потужність, на яку він був розрахований.

Схема включення потужного світлодіоду

Для підключення потужних світлодіодів потрібно використовувати AC/DC-перетворювачі, у яких стабілізований вихід струму. Це допоможе відмовитися від застосування резистора або інтегральної схеми драйвера світлодіодів. У той же час ми зможемо домогтися простого підключення світлодіодів, комфортного використання системи і зниження вартості.

Перш ніж включити в електромережу потужні світлодіоди, переконайтеся в надійності підключення їх до джерела струму. Не підключайте систему до блоку живлення, який знаходиться під напругою, інакше це призведе до виходу з ладу світлодіодів.

Світлодіоди 5050. Характеристики. Схема включення

До малопотужних світлодіодів належать також світлодіоди поверхневого монтажу (SMD). Найчастіше їх використовують для підсвічування кнопок у мобільному телефоні або для декоративної світлодіодної стрічки.

Світлодіоди 5050 (розмір типокорпуса: 5 на 5 мм) - це напівпровідникові джерела світла, пряме напруження яких 1,8-3,4 В, а сила прямого струму на кожен кристал - до 25 мА. Особливість світлодіодів SMD 5050 полягає в тому, що їх конструкція складається з трьох кристалів, які дозволяють світлодіоду випромінювати кілька кольорів. Їх називають RGB-світлодіодами. Корпус їх виконаний з термостійкого пластику. Лінза розсіювання прозора і залита епоксидною смолою.

Для того щоб світлодіоди 5050 працювали якомога довше, їх необхідно підключати до номіналів опорів послідовно. Для максимальної надійності схеми на кожен ланцюжок краще підключити окремий резистор.

Схеми вмикання миготливих світлодіодів

Блимаючий світлодіод - це світлодіод, в який вбудований інтегральний генератор імпульсів. Частота спалахів у нього становить від 1,5 до 3 Гц.

Незважаючи на те що миготливий світлодіод досить компактний, в нього вміщений напівпровідниковий чіп генератора і додаткові елементи.

Що стосується напруги миготливого світлодіоду, то воно універсальне і може варіюватися. Наприклад, для високовольтних це З-14 вольт, а для низьковольтних 1,8-5 вольт.

Відповідно, до позитивних якостей миготливого світлодіоду можна віднести, крім маленького розміру і компактності пристрою світлової сигналізації, ще й широкий діапазон допустимого напруження струму. До того ж він може випромінювати різні кольори.

В окремі види миготливих світлодіодів вбудовують близько трьох різнокольорових світлодіодів, у яких різна періодичність спалахів.

Блимаючі світлодіоди ще й досить економічні. Справа в тому, що електронна схема включення світлодіоду зроблена на МОТ-структурах, завдяки чому миготливим діодом можна замінити окремий функціональний вузол. Через маленькі габарити блимаючі світлодіоди часто застосовуються в компактних пристроях, що вимагають наявності маленьких радіоелементів.

На схемі миготливі світлодіоди позначаються так само, як і звичайні, виняток лише в тому, що лінії стрілок не просто прямі, а пунктирні. Тим самим вони символізують миготіння світлодіоду.

Через прозорий корпус миготливого світлодіоду видно, що він складається з двох частин. Там на негативному виведенні катодної основи знаходиться кристал світловипромінювального діоду, а на анодному виведенні розташований чіп генератора.

З 'єднано всі складові цього пристрою за допомогою трьох золотистих дротяних перемичок. Щоб відрізнити миготливий світлодіод від звичайного, достатньо переглянути прозорий корпус на світлі. Там можна побачити дві підкладки однакової величини.

На одній підкладці знаходиться кристалічний кубик світловипромінювача. Він складається з рідкоземельного сплаву. Для того щоб збільшити світловий потік і фокусування, а також для формування діаграми спрямованості використовують параболічний алюмінієвий відбивач. Цей відбиток у миготливому світлодіоді за розміром менший, ніж у звичайному. Це через те, що в другій половині корпусу знаходиться підкладка з інтегральною мікросхемою.

Між собою ці дві підкладки повідомляються за допомогою двох золотистих дротяних перемичок. Що стосується корпусу миготливого світлодіоду, то він може бути виконаний або зі світлорозсіюючої матової пластмаси, або з прозорого пластику.

Через те, що випромінювач в миготливому світлодіоді знаходиться не на осі симетрії корпусу, то для функціонування рівномірного засвічення необхідно застосування монолітного кольорового дифузного світловода.

Наявність прозорого корпусу можна зустріти лише у миготливих світлодіодів великого діаметру, які володіють вузькою діаграмою спрямованості.

З високочастотного задаючого генератора складається генератор миготливого світлодіоду. Його робота постійна, а частота становить близько 100 кГц.

Нарівні з високочастотним генератором також функціонує ділитель на логічних елементах. Він, у свою чергу, здійснює поділ високої частоти до 1,5-3 Гц. Причиною спільного застосування високочастотного генератора з ділником частоти є те, що для роботи низькочастотного генератора необхідна наявність конденсатора з найбільшою ємністю для тривалого ланцюга.

Доведення високої частоти до 1-3 Гц вимагає наявності ділників на логічних елементах. А їх досить легко можна застосувати на невеликому просторі напівпровідникового кристала. На напівпровідниковій підкладці, крім ділника і задаючого високочастотного генератора, знаходиться захисний діод і електронний ключ. Обмежувальний резистор вбудовується в миготливі світлодіоди, які розраховані на напругу струму від 3 до 12 вольт.

Низьковольтні миготливі світлодіоди

Що стосується низьковольтних миготливих світлодіодів, то у них відсутній обмежувальний резистор. При переполюсуванні харчування потрібна наявність захисного діоду. Він необхідний для того, щоб не допустити виходу мікросхеми з ладу.

Щоб робота високовольтних миготливих світлодіодів була довготривалою і йшла безперебійно, напруга харчування не повинна перевищувати 9 вольт. Якщо напруга струму зросте, то розсіювана потужність миготливого світлодіоду збільшиться, що призведе до нагріву напівпровідникового кристала. Згодом через надмірне нагрівання почнеться деградація миготливого світлодіоду.

Коли необхідно перевірити справність миготливого світлодіоду, то для того, щоб це зробити безпечно, можна використовувати батарейку на 4,5 вольта і включений послідовно зі світлодіодом резистор опором 51 Ом. Потужністю резистора повинна бути не менше 0,25 Вт.

Монтаж світлодіодів

Монтаж світлодіодів - дуже важливе питання з тієї причини, що це безпосередньо пов 'язано з їх життєздатністю.

Оскільки світлодіоди і мікросхеми не люблять статику і перегрів, то паяти деталі необхідно якомога швидше, не більше п 'яти секунд. При цьому потрібно використовувати паяльник малої потужності. Температура жала не повинна перевищувати 260 градусів.

При пайку додатково можна використовувати медичний пінцет. Пінцетом світлодіод затискається ближче до корпусу, завдяки чому при пайку створюється додаткове відведення тепла від кристала. Щоб ніжки світлодіоду не зламалися, їх необхідно гнути не сильно. Вони повинні залишатися паралельно один одному.

Для того щоб уникнути перевантаження або замикання, пристрій потрібно забезпечити запобіжником.

Схема плавного включення світлодіодів

Схема плавного включення і вимикання світлодіодів - популярна серед інших, нею цікавляться автовласники, які бажають тюнінгувати свої машини. Ця схема застосовується для підсвічування салону автомобіля. Але це не єдине її застосування. Вона використовується і в інших сферах.

Проста схема плавного включення світлодіоду повинна складатися з транзистора, конденсатора, двох резисторів і світлодіодів. Необхідно підібрати такі токоограничувальні резистори, які зможуть пропускати струм у 20 мА через кожен ланцюжок світлодіодів.

Схема плавного включення і вимикання світлодіодів не буде повноцінною без наявності конденсатора. Саме він дозволяє її зібрати. Транзистор повинен бути p-n-p-структури. А струм на колекторі не повинен бути менше 100 мА. Якщо схема плавного включення світлодіодів зібрана правильно, то на прикладі салонного освітлення автомобіля за 1 секунду буде проходити плавне включення світлодіодів, а після закриття дверей - плавне вимикання.

Почергове включення світлодіодів. Схема

Одним із світлових ефектів із застосуванням світлодіодів є почергове їх включення. Він називається вогнем, що біжить. Працює така схема від автономного харчування. Для її конструкції застосовується звичайний перемикач, який подає напругу живлення по черзі на кожен зі світлодіодів.

Розглянемо пристрій, що складається з двох мікросхем і десяти транзисторів, які укупі складають задаючий генератор, управління і саму індексацію. З виходу задаючого генератора імпульс передається на блок управління, він же десятковий лічильник. Потім напруга надходить на базу транзистора і відкриває його. Анод світлодіода виявляється підключений до плюсу джерела живлення, що призводить до світіння.

Другий імпульс формує логічну одиницю на наступному виході лічильника, а на попередньому з 'явиться низька напруга і закриє транзистор, в результаті чого світлодіод згасне. Далі все відбувається в тій же послідовності.