Схема включення світлодіода в мережу 220 вольт

Зараз стало дуже популярним освітлення світлодіодними лампами. Вся справа в тому, що це освітлення не тільки досить потужне, але і економічно вигідне. Світлодіоди - це напівпровідникові діоди в епоксидної 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 висвітлення різних приміщень, екранів підсвічування і вивісок, використання на дорожніх знаках і світлофорах, в салоні і фарах автомобілів, мобільних телефонах і т. д.

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 світлодіодним стрічки, закінчуючи світлодіодними панелями. Їх усіх об'єднує те, що для їх підключення необхідно 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 певну послідовність підключення їх до мережі високої напруги.

Електричні властивості світлодіода

Вольтамперна характеристика світлодіода - це крута лінія. Тобто, якщо напруга збільшиться хоча б трохи, то струм різко зросте, це спричинить за собою перегрів світлодіода з подальшим його перегорання. Щоб цього уникнути, необхідно включити в ланцюг обмежувальний резистор. Але важливо не забувати про максимально допустимій зворотній напрузі світлодіодів в 20 Ст. І в разі його підключення в мережу зі зворотною полярністю він отримає амплітудне напруга в 315 вольт, тобто в 141 рази більше, ніж діюча. 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 світлодіода повинна бути наступною: в ланцюг включається діод. Він не пропустить зворотне напруга. При цьому підключення обов'язково має бути паралельним. Ще одна схема включення світлодіода в мережу 220 вольт полягає у встановленні двох світлодіодів зустрічно-паралельно. Що стосується живлення від мережі з 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 діода потужність знизиться вдвічі. Зворотна напруга на діоді має дорівнювати 400 Ст. Коли включаються два зустрічних світлодіода, можна поставити два двухваттних резистора. Їх опір має бути в два рази менше. Це можливо, коли в одному корпусі два кристала різних кольорів. Зазвичай один кристал червоний, інший зелений.
У тому випадку, коли використовується резистор 200 кОм, наявність захисного діода не потрібно, так як струм на зворотному ходу маленький і не буде викликати руйнування кристала. Ця схема увімкнення світлодіодів в мережу має один мінус - маленька яскравість лампочки. Вона може застосовуватися, наприклад, для підсвічування кімнатного вимикача. З-за того, що струм в мережі змінний, це дозволяє уникнути зайвих витрат електроенергії на нагрів повітря з 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 напівперіоду мережі, для того щоб він зміг пропускати змінний струм. А так як діод проводить струм тільки в одну сторону, то необхідно поставити звичайний діод (або ще додатковий світлодіод) зустрічно-паралельно світлодіоду. Тоді він і буде пропускати другий напівперіод. Коли схема включення світлодіода в мережу 220 вольт буде вимкнено, на конденсаторі залишиться напруга. Іноді навіть повне амплітудне в 315 Ст. 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, 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 Ст. Схема послідовного включення світлодіодів передбачає встановлення лампочки з декількох світлодіодів, включених послідовно. Для цього прикладу достатньо одного зустрічного діода. Оскільки падіння напруги струму на резисторі буде менше, то від джерела живлення потрібно відняти сумарне падіння напруги на світлодіодах. Необхідно, щоб встановлюється діод був розрахований на струм, аналогічний струму, що проходить через світлодіоди, а зворотне напруга повинна бути дорівнює сумі напруг на світлодіодах. Краще всього використовувати парну кількість світлодіодів і підключати їх зустрічно-паралельно.
В одному ланцюжку може бути більше десяти світлодіодів. Щоб розрахувати конденсатор, потрібно відняти від амплітудного напруги мережі 315 В суму падіння напруги світлодіодів. В результаті дізнаємося число падіння напруги на конденсаторі.

Помилки підключення світлодіодів

Перша помилка - це коли підключають світлодіод без обмежувача, безпосередньо до джерела. У цьому випадку світлодіод дуже швидко вийде з ладу, з причин відсутності контролю над величиною струму.

Друга помилка - це підключення до спільного резистору світлодіодів, встановлених паралельно. З-за того, що відбувається розкид параметрів, яскравість горіння світлодіодів буде різною. До того ж, в разі виходу одного з світлодіодів з ладу, відбудеться зростання струму другого світлодіода, з-за чого він може згоріти. Так що, коли використовується один резистор, необхідно послідовно підключати світлодіоди. Це дозволяє залишити струм колишнім 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. З-за цього струм, поточний через світлодіод, буде занадто великим. Деяка частина енергії, при завищеному напрузі струму, перетворюється в тепло, в результаті чого відбувається перегрів кристала і значне зменшення його терміну служби. Причина цього - дефекти кристалічної решітки. Якщо напруга струму ще більше зросте, і р-n-перехід нагріється, це призведе до зниження внутрішнього квантового виходу. В результаті цього впаде яскравість світлодіода, і кристал буде піддаватися руйнуванню.

П'ята помилка - включення світлодіода в 220В, схема якої дуже проста, при відсутності обмеження зворотного напруги. Максимально допустиме зворотне напруга у більшості світлодіодів - приблизно 2 В, а напруга зворотного напівперіоду впливає на падіння напруги, яке дорівнює напрузі живлення 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 світлодіода

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 малопотужним світлодіодам відносяться також світлодіоди поверхневого монтажу (SMD). Найчастіше їх використовують для підсвічування кнопок на мобільному телефоні або для декоративної світлодіодної стрічки. Світлодіоди 5050 (розмір типокорпуса: 5 на 5 мм) - це напівпровідникові джерела світла, пряме напруга яких 18-34 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 кожну ланцюжок краще підключити окремий резистор.

Схеми включення миготливих світлодіодів

Миготливий світлодіод - це світлодіод, в який вбудовано інтегральний генератор імпульсів. Частота спалахів у нього становить від 15 до 3 Гц. Незважаючи на те що миготливий світлодіод досить компактний, у нього вміщено напівпровідниковий чіп генератора і додаткові елементи. Що стосується напруги миготливого світлодіода, то воно універсально і може змінюватись. Наприклад, для високовольтних це З-14 вольт, а для низьковольтних 18-5 вольт. Відповідно, до позитивних якостей миготливого світлодіода можна віднести, крім маленького розміру і компактності пристрої світлової сигналізації, ще і широкий діапазон допустимої напруги струму. До того ж він може випромінювати різні кольори. В окремі види миготливих світлодіодів вбудовують близько трьох різнокольорових світлодіодів, у яких різна періодичність спалахів. Миготливі світлодіоди ще і досить економічні. Справа в тому, що електронна схема включення світлодіода зроблена на МОП-структурах, завдяки чому миготливим діодом можна замінити окремий функціональний вузол. Через маленьких габаритів миготливі 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 мигання світлодіода. Через прозорий корпус миготливого світлодіода видно, що він складається з двох частин. Там на негативному висновку катодного підстави знаходиться кристал світло випромінюючого діода, а на анодному виведення розташований чіп генератора. З'єднані всі складові даного пристрою за допомогою трьох золотих дротяних перемичок. Щоб відрізнити миготливий світлодіод від звичайного, досить переглянути прозорий корпус на світлі. Там можна побачити дві підкладки однакової величини. На одній підкладці знаходиться кристалічний кубик светоизлучателя. Він складається з рідкоземельного сплаву. Для того щоб збільшити світловий потік та фокусування, а також для формування діаграми спрямованості використовують параболічний алюмінієвий відбивач. Цей відбивач в миготливому світлодіоді за розміром менше, ніж у звичайному. Це по причині того, 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 світлодіода, то він може бути виконаний або з светорассеивающей матової пластмаси, або з прозорого пластику. З-за того, що випромінювач в миготливому світлодіоді знаходиться на осі симетрії корпусу, то для функціонування рівномірної 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 генератор складається миготливого світлодіода. Його робота постійна, а частота складає близько 100 кГц. Нарівні з високочастотним генератором також функціонує дільник на логічних елементах. Він, у свою чергу, здійснює поділ високої частоти до 15-3 Гц. Причиною спільного застосування високочастотного генератора з дільником частоти є те, що для роботи низькочастотного генератора необхідно наявність конденсатора з найбільшою ємністю для времязадающей ланцюга. Доведення високої частоти до 1-3 Гц вимагає наявності дільників на логічних елементах. А їх досить легко можна застосувати на невеликому просторі напівпровідникового кристала. На напівпровідниковій підкладці, крім дільника і задаючого високочастотного генератора, що 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 відсутня обмежувальний резистор. При переполюсовке харчування потрібна наявність захисного діода. Він необхідний для того, щоб не допустити виходу мікросхеми з ладу. Щоб робота високовольтних миготливих світлодіодів була довготривалою і йшла безперебійно, напруга живлення не повинна перевищувати 9 вольт. Якщо напруга струму зросте, то потужність, що розсіюється миготливого світлодіода збільшиться, що призведе до нагрівання напівпровідникового кристала. Згодом із-за надмірного нагрівання почнеться деградація миготливого світлодіода. Коли необхідно перевірити справність миготливого світлодіода, то для того, щоб це зробити безпечно, можна використовувати батарейку на 45 вольта і включений послідовно з світлодіодом резистор опором 51 Ом. Потужність резистора повинна бути не менш 025 Вт.

Монтаж світлодіодів

Монтаж світлодіодів - дуже важливе питання з тієї причини, що це безпосередньо пов'язано з їх життєздатністю. Так як світлодіоди і мікросхеми не люблять статику і перегрів, то паяти деталі необхідно як можна 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 додатковий відвід тепла від кристала. Щоб ніжки світлодіода 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 виключення світлодіодів - популярна серед інших, нею цікавляться автовласники, які бажають тюнінгувати свої машини. Дана схема застосовується для підсвічування салону автомобіля. Але це не єдина її застосування. Вона використовується і в інших сферах. Проста схема плавного включення світлодіода повинна складатися з транзистора, конденсатора, двох резисторів і світлодіодів. Необхідно підібрати такі струмообмежуючі резистори, які зможуть пропускати струм 20 мА через кожну ланцюжок світлодіодів. Схема плавного включення і виключення світлодіодів не буде повноцінною без наявності конденсатора. Саме він дозволяє її зібрати. Транзистор повинен бути p-n-p-n 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 іменується біжучим вогнем. Працює така схема від автономного живлення. Для її конструкції застосовується звичайний перемикач, який подає напругу живлення почергово на кожний з світлодіодів. Розглянемо пристрій, що складається з двох мікросхем і десяти транзисторів, які разом 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 плюса джерела живлення, що призводить до світінням. 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.