Categories: Electrònica pràctica, Tot sobre els LED
Nombre de visualitzacions: 277765
Comentaris sobre l'article: 18
Com connectar el LED a la xarxa d’il·luminació
Després de llegir aquest títol, algú podria preguntar-se: "Per què?" Sí, si només us enganxeu LED encara que estigui connectat segons un patró determinat, no té valor pràctic, no aportarà informació útil. Però si connecteu el mateix LED en paral·lel amb un element de calefacció controlat per un regulador de temperatura, podeu controlar visualment el funcionament de tot el dispositiu. De vegades, aquesta indicació permet desfer-se de molts problemes i problemes petits.
A la vista del que ja s’ha dit sobre com encendre els LED en articles anteriors, la tasca sembla trivial: només cal establir la resistència limitant del valor desitjat i es resol el problema. Però tot això va bé, si alimenteu el LED amb una tensió constant rectificada: a mesura que connectaven el LED en direcció endavant, romania.
Quan es treballa en tensió alterna, tot no és tan senzill. El fet és que, a més de la tensió directa, el LED també es veurà afectat per la tensió de polaritat inversa, perquè cada semicicle del sinusoide canvia el seu signe al contrari. Aquesta tensió inversa no il·luminarà el LED, però pot inutilitzar molt ràpidament. Per tant, cal prendre mesures per protegir-se contra aquesta tensió "nociva".
En el cas de la tensió de xarxa, el càlcul de la resistència d’apagament s’ha de basar en una tensió de 310V. Per què? Aquí tot és molt senzill: 220V és tensió de corrent, el valor d'amplitud és de 220 * 1,41 = 310V. La tensió d'amplitud fins a l'arrel de dues (1,41) vegades major que la corrent, i això no s'ha d'oblidar. Aquí teniu el voltatge endavant i invers aplicat al LED. És a partir del valor de 310V que s’hauria de calcular la resistència de la resistència d’apagament, i és a partir d’aquesta tensió, només de polaritat inversa, que el LED està protegit.
Com protegir el LED de tensió inversa
A quasi tots els LED, la tensió inversa no supera els 20V, ja que ningú no anava a fer un rectificador d’alta tensió. Com desfer-se d'aquesta desgràcia, com protegir el LED d'aquesta tensió inversa?
Resulta que tot és molt senzill. La primera manera és encendre el normal amb el LED díode rectificador amb alta tensió inversa (no inferior a 400V), per exemple, 1N4007 - tensió inversa 1000V, corrent endavant 1A. És ell qui no troba a faltar l’alta tensió de polaritat negativa del LED. La combinació d'aquesta protecció es mostra a la Fig.1a.
El segon mètode, no menys eficaç, és simplement apagar el LED amb un altre díode, encès contra-paral·lel, Fig.1b. Amb aquest mètode, el díode protector ni tan sols ha de ser amb una tensió inversa elevada, qualsevol diode de baixa potència, per exemple, KD521, és suficient.
A més, simplement podeu encendre el contrari, en paral·lel, dos leds: obrint-se un a un, ells mateixos es protegeran els uns als altres i, fins i tot, tots dos emetran llum, com es mostra a la figura 1c. Això ja resulta el tercer mètode de protecció. A la figura 1 es mostren els tres esquemes de protecció.
Figura 1. LEDs de protecció de circuit contra tensió inversa
La resistència limitant en aquests circuits té una resistència de 24KΩ, que, amb una tensió de funcionament de 220V, proporciona un corrent de l’ordre de 220/24 = 9,16 mA, es pot arrodonir a 9. Aleshores, la potència de la resistència d’acabament serà de 9 * 9 * 24 = 1944mW, gairebé dos watts. Això malgrat que el corrent a través del LED està limitat a 9mA. Però l’ús prolongat de la resistència a la màxima potència no comportarà res bo: primer es tornarà negre i després es cremarà completament. Per evitar-ho, es recomana instal·lar en sèrie dues resistències de 12Kohm amb una potència de 2W cadascuna.
Si definiu el nivell actual a 20mA, aleshores resistència de potència encara serà més: 20 * 20 * 12 = 4800mW, gairebé 5W! Naturalment, ningú no pot permetre’s una estufa de tanta potència per a la calefacció d’espai. Això es basa en un LED, però, si hi ha un tot Garlanda LED?
Condensador - Resistència sense watts
En el circuit que es mostra a la figura 1a, el díode protector D1 “talla” el semicicle negatiu de la tensió alterna, per tant la potència de la resistència d’acabament es redueix a la meitat. Però, el mateix, el poder continua essent molt significatiu. Per tant, sovint com a resistència limitant condensador de llast: limitarà el corrent no pitjor que un resistor, però no desprendrà calor. Al cap i a la fi, no serveix per res que sovint s’anomena condensador resistència lliure. Aquest mètode de commutació es mostra a la figura 2.
Figura 2. Esquema per encendre el LED a través del condensador de llast
Tot sembla estar bé, fins i tot hi ha un díode protector VD1. Però no es proporcionen dos detalls. En primer lloc, el condensador C1 després d’apagar el circuit pot romandre en un estat de càrrega i emmagatzemar la càrrega fins que algú el descarregui amb la seva pròpia mà. I això, creieu-me, segur que algun dia passarà. Per descomptat, la descàrrega elèctrica no és fatal, sinó que és sensible, inesperada i desagradable.
Per tant, per evitar tal molèstia, aquests condensadors de tensió són espantats per una resistència amb una resistència de 200 ... 1000 K. La mateixa protecció s’instal·la en fonts d’alimentació sense transformador amb condensador d’apagament, en optocoppiadors i altres circuits. A la figura 3, aquesta resistència es designa com a R1.
Figura 3. Esquema de connexió del LED a la xarxa d’il·luminació
A més de la resistència R1, la resistència R2 també apareix al circuit. El seu propòsit és limitar la corrent de corrent a través del condensador quan s’aplica tensió, cosa que ajuda a protegir no només els díodes, sinó el condensador en si. Se sap de la pràctica que, en absència de tal resistència, el condensador a vegades es trenca, la seva capacitat esdevé molt inferior a la nominal. No cal dir que el condensador ha de ser ceràmic per a una tensió de funcionament d'almenys 400V o especial per funcionar en circuits de CA per a una tensió de 250V.
Un altre paper important s’assigna a la resistència R2: en cas d’avaria del condensador, funciona com a fusible. Per descomptat, també s'hauran de substituir els LED, però almenys els cables de connexió romandran intactes. De fet, així és com funciona un fusible en qualsevol font d'alimentació de commutació, - els transistors es van cremar i la placa de circuit va romandre gairebé sense tocar.
Al diagrama que es mostra a la figura 3, només es mostra un LED, encara que de fet es poden encendre de manera seqüencial. El díode protector haurà de fer front completament a la seva tasca sola, però caldrà calcular, almenys aproximadament, la capacitat del condensador de llast.
Com calcular la capacitat d’un condensador d’apagament
Per calcular la resistència de la resistència d’apagament, cal restar la caiguda de tensió del LED a la tensió d’alimentació. Si hi ha diversos leds connectats en sèrie, simplement haureu de sumar els seus voltatges i, a més, resteu del voltatge d'alimentació. Conèixer aquesta tensió residual i el corrent necessari, segons la llei d’Ohm, és molt senzill calcular la resistència d’una resistència: R = (U-Uд) / I * 0,75.
Aquí U és el voltatge d’alimentació, Ud és la caiguda de tensió entre els LED (si els LED estan connectats en sèrie, Ud és la suma de les caigudes de tensió a tots els LED), I és la corrent a través dels LED, R és la resistència de la resistència d’apagat. Aquí, com sempre, hi ha la tensió en Volts, la corrent a Amperes, el resultat en Ohms, 0,75 és un coeficient per augmentar la fiabilitat. Aquesta fórmula ja s'ha donat a l'article. "Sobre l'ús de leds".
La magnitud de la caiguda de tensió directa per a leds de diferents colors és diferent. A un corrent de 20 mA, els leds vermells són d’1,6 ... 2,03V, 2,1 ... 2,2 V de color groc, 2,2 ... 3,5 V, blaus 2,5 ... 3,7 V. Els LED blancs tenen la caiguda de tensió més alta, amb un ampli espectre d'emissions de 3,0 ... 3,7 V.És fàcil veure que la dispersió d’aquest paràmetre és prou àmplia.
A continuació es presenten les caigudes de tensió d’uns quants tipus de LED, només per color. De fet, hi ha molt més d’aquests colors i el valor exacte només es pot trobar a la documentació tècnica d’un LED específic. Però sovint això no és necessari: per obtenir un resultat acceptable per a la pràctica, n’hi ha prou amb substituir algun valor mitjà (normalment 2V) en la fórmula, per descomptat, si no es tracta d’una garlanda de centenars de LEDs.
Per calcular la capacitat d’un condensador d’apagament, s’aplica la fórmula empírica C = (4,45 * I) / (U-Uд)
on C és la capacitança del condensador en microfarads, I és el corrent en mil·límetres, U és la tensió de xarxa d'amplitud en volts. Quan s'utilitza una cadena de tres LED blancs connectats en sèrie, Ud és d'aproximadament 12V, U és l'amplitud de la tensió de xarxa de 310V, cal un condensador amb una capacitat de 20mA per limitar el corrent.
C = (4,45 * I) / (U-Uд) = C = (4,45 * 20) / (310-12) = 0,29865 μF, gairebé 0,3 μF.
El valor de condensador estàndard més proper és de 0,15 μF. Per tant, per utilitzar-lo en aquest circuit, caldrà utilitzar dos condensadors connectats en paral·lel. Aquí cal fer una observació: la fórmula és vàlida només per a una freqüència de tensió alterna de 50 Hz. Per a altres freqüències, els resultats seran incorrectes.
Primer s’ha de revisar el condensador
Abans d’utilitzar un condensador, s’ha de comprovar. Per començar, només cal connectar a 220V, és millor mitjançant un fusible 3 ... 5A i, després de 15 minuts, comprovar si hi ha tocs, però hi ha un escalfament notable? Si el condensador està fred, podeu utilitzar-lo. En cas contrari, assegureu-vos de prendre’n una altra i també comproveu prèviament la comprovació. Al cap i a la fi, tot el mateix, el 220V ja no és 12, aquí tot és una mica diferent!
Si aquesta prova va tenir èxit, el condensador no es va escalfar, aleshores podeu comprovar si hi ha un error en els càlculs, si el condensador té la mateixa capacitat. Per fer-ho, heu d’encendre el condensador com en el cas anterior a la xarxa, només mitjançant un amperímetre. Naturalment, l’amperímetre hauria de ser de corrent alterna.
Es tracta d’un recordatori que no tots els mil·límetres digitals moderns poden mesurar el corrent altern: dispositius senzills i barats, per exemple, molt populars entre els amateurs de ràdio Sèrie DT838només poden mesurar corrent directe, que un amperímetre mostrarà en mesurar el corrent altern que ningú no sap. El més probable és que sigui el preu de la llenya o la temperatura a la lluna, però no el corrent altern a través del condensador.
Si el corrent mesurat és aproximadament el mateix que es va determinar en el càlcul segons la fórmula, llavors podeu connectar els LED de forma segura. Si en comptes dels 20 ... 30 mA previstos, ha resultat 2 ... 3A, aquí es llegeix erròniament un error en els càlculs o la marca del condensador.
Interruptors il·luminats
Aquí podeu centrar-vos en una altra manera d’encendre el LED a la xarxa d’il·luminació utilitzada en interruptors retroil·luminats. Si es desmunta aquest interruptor, es pot trobar que no hi ha diodes de protecció. Per tant, tot el que s’escriu una mica més amunt és una tonteria? En absolut, només cal mirar detingudament l’interruptor desmuntat, més precisament el valor de la resistència. Per regla general, el seu valor nominal no és inferior a 200 K, potser fins i tot una mica més. Al mateix temps, és obvi que el corrent a través del LED estarà limitat a uns 1 mA. A la figura 4 es mostra un esquema de circuit retroil·luminat.
Figura 4. Esquema de connexió LED en un commutador retroil·luminat
Aquí diversos resistents són assassinats amb una sola resistència. Per descomptat, el corrent a través del LED serà petit, brillarà dèbilment, però força brillant, per veure aquest resplendor en una nit fosca a l'habitació. Però a la tarda no és necessària aquesta resplendor! Així que deixeu-vos brillar imperceptiblement.
En aquest cas, el corrent invers serà feble, tan feble que de cap manera es pot gravar el LED. D’aquí ve l’estalvi en exactament un díode protector, que es va descriure anteriorment. Amb l’alliberament de milions, o potser fins i tot milers de milions, d’interruptors de circuit l’any, l’estalvi és considerable.
Sembla que, després de llegir els articles sobre leds, totes les preguntes sobre la seva aplicació són clares i comprensibles. Però encara hi ha moltes subtileses i matisos a l’hora d’incloure leds en diversos circuits. Per exemple, connexió en paral·lel i en sèrie o, d’una altra manera, circuits bons i dolents.
De vegades es vol recollir una garlanda de diverses dotzenes de leds, però com calcular-la? Quants LEDs es poden connectar en sèrie si hi ha una unitat d'alimentació amb una tensió de 12 o 24V? Aquestes i altres qüestions es tractaran en el proper article, que anomenarem “Bons i dolents esquemes de commutació de LED”.
Boris Aladyshkin
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: