Thể loại: Điện tử thực hành, Nguồn sáng, Tất cả về đèn LED, Nó hoạt động như thế nào
Số lượt xem: 440 310
Bình luận về bài viết: 52
Đèn LED thế nào
Bài báo nói về thiết kế của đèn LED. Một số sơ đồ có độ phức tạp khác nhau được xem xét và các khuyến nghị được đưa ra cho việc sản xuất độc lập các nguồn sáng LED được kết nối với mạng 220 V.
Lợi ích của đèn tiết kiệm năng lượng
Những lợi thế của đèn tiết kiệm năng lượng được biết đến rộng rãi. Trước hết, nó thực sự là tiêu thụ năng lượng thấp, và ngoài ra độ tin cậy cao. Hiện nay, đèn huỳnh quang phổ biến nhất. Đèn như vậy tiêu thụ điện năng 20 watt, cho ánh sáng giống như đèn sợi đốt trăm watt. Thật dễ dàng để tính toán rằng tiết kiệm năng lượng là năm lần.
Gần đây, đèn LED đang được làm chủ trong sản xuất. Các chỉ số về hiệu quả và độ bền cao hơn nhiều so với đèn huỳnh quang. Trong trường hợp này, điện được tiêu thụ ít hơn mười lần so với đèn sợi đốt. Độ bền của đèn LED có thể đạt tới 50 hoặc hơn nghìn giờ.
Tất nhiên, nguồn sáng thế hệ mới đắt hơn đèn sợi đốt đơn giản, nhưng tiêu thụ ít năng lượng hơn đáng kể và tăng độ bền. Hai chỉ số cuối cùng được thiết kế để bù đắp cho chi phí cao của các loại đèn mới.
Mạch thực hành của đèn LED
Lấy ví dụ đầu tiên, chúng ta có thể xem xét thiết bị của đèn LED được phát triển bởi công ty "SEA Electronics" bằng cách sử dụng các vi mạch chuyên dụng. Mạch điện của đèn như vậy được hiển thị trong Hình 1.
Hình 1. Sơ đồ đèn LED của công ty "SEA Electronics"
Mười năm trước, đèn LED chỉ có thể được sử dụng làm chỉ số: cường độ ánh sáng không quá 1,5 ... 2 hàng hóa. Đèn LED siêu sáng hiện đã xuất hiện, trong đó năng lượng bức xạ đạt tới vài chục cây nến.
Khi sử dụng đèn LED công suất cao kết hợp với bộ chuyển đổi bán dẫn, có thể tạo ra các nguồn sáng có thể chịu được sự cạnh tranh với đèn sợi đốt. Một bộ chuyển đổi tương tự được hiển thị trong Hình 1. Mạch khá đơn giản và chứa một số lượng nhỏ các bộ phận. Điều này đạt được thông qua việc sử dụng các vi mạch chuyên dụng.
Chip IC1 BP5041 đầu tiên là bộ chuyển đổi AC / DC. Sơ đồ cấu trúc của nó được hiển thị trong Hình 2.
Hình 2. Sơ đồ khối của BP5041.
Microcircuit được chế tạo trong trường hợp loại SIP được hiển thị trong Hình 3.
Hình 3
Một bộ chuyển đổi được kết nối với mạng chiếu sáng 220 V cung cấp điện áp đầu ra 5V với dòng điện khoảng 100 milliamp. Kết nối với mạng thông qua bộ chỉnh lưu được thực hiện trên diode D1 (về nguyên tắc, có thể sử dụng mạch cầu của bộ chỉnh lưu) và tụ điện C3. Điện trở R1 và tụ điện C2 loại bỏ nhiễu xung. Xem thêm - Cách kết nối đèn LED với mạng 220 V.
Toàn bộ thiết bị được bảo vệ bởi cầu chì F1, xếp hạng không được vượt quá chỉ định trên sơ đồ. Tụ điện C3 được thiết kế để làm mịn gợn điện áp đầu ra của bộ chuyển đổi. Cần lưu ý rằng điện áp đầu ra không có cách ly điện từ mạng, điều này hoàn toàn không cần thiết trong mạch này, nhưng đòi hỏi sự chăm sóc đặc biệt và tuân thủ các quy tắc an toàn trong quá trình sản xuất và vận hành.
Tụ điện C3 và C2 phải ở điện áp làm việc ít nhất 450 V. Tụ điện C2 phải là màng hoặc gốm. Điện trở R1 có thể có điện trở trong phạm vi 10 ... 20 Ohms, đủ để hoạt động bình thường của bộ chuyển đổi.
Việc sử dụng bộ chuyển đổi này giúp loại bỏ sự cần thiết của một máy biến áp bước xuống, giúp giảm đáng kể kích thước tổng thể của thiết bị.
Một tính năng đặc biệt của chip BP5041 là sự hiện diện của cuộn cảm tích hợp như trong Hình 2, giúp giảm số lượng tệp đính kèm và kích thước tổng thể của bảng mạch.
Là một diode D1, bất kỳ diode nào có điện áp ngược ít nhất 800 V và dòng điện chỉnh lưu ít nhất 500 mA là phù hợp. Diode nhập khẩu rộng rãi 1N4007 đáp ứng đầy đủ các điều kiện như vậy. một VAR1 varistor loại FNR-10K391 được cài đặt ở đầu vào của bộ chỉnh lưu. Mục đích của nó là bảo vệ toàn bộ thiết bị khỏi tiếng ồn xung và tĩnh điện.
Chip IC thứ hai, loại HV9910, là bộ ổn định dòng điện cho đèn LED siêu sáng. Sử dụng một bóng bán dẫn MOSFET bên ngoài, dòng điện có thể được đặt trong phạm vi từ một vài milliamp đến 1A. Dòng điện này được đặt bởi điện trở R3 trong mạch hồi tiếp. Con chip này có sẵn trong SO-8 (LG) và SO-16 (NG). Sự xuất hiện của nó được hiển thị trong Hình 4 và trong Hình 5 một sơ đồ khối.

Hình 4. Chip HV9910.
Hình 5. Sơ đồ khối của chip HV9910.
Sử dụng điện trở R2, tần số của bộ dao động bên trong có thể thay đổi trong phạm vi 20 ... 120 KHz. Với điện trở của điện trở R2 được chỉ ra trong sơ đồ, nó sẽ vào khoảng 50 KHz.
Cuộn cảm L1 được thiết kế để lưu trữ năng lượng trong khi bóng bán dẫn VT1 mở. Khi bóng bán dẫn đóng lại, năng lượng được lưu trữ trong van tiết lưu được truyền qua diode Schottky tốc độ cao D2 đến đèn LED D3 ... D6.
Đây là thời gian để nhớ lại quy tắc tự cảm ứng và Lenz. Theo quy tắc này, dòng điện cảm ứng luôn có hướng sao cho từ thông của nó bù cho những thay đổi của từ thông bên ngoài, điều này (thay đổi) gây ra dòng điện này. Do đó, hướng EMF của tự cảm ứng có hướng ngược lại với hướng EMF của nguồn điện. Đó là lý do tại sao các đèn LED được bật theo hướng ngược lại đối với điện áp cung cấp (chân 1 của IC2, được biểu thị trên sơ đồ là VIN). Do đó, đèn LED phát ra ánh sáng do EMF của cuộn dây tự cảm ứng L1.
Trong thiết kế này, 4 đèn LED tuyệt vời thuộc loại TWW9600 được sử dụng, mặc dù hoàn toàn có thể sử dụng các loại đèn LED khác do các công ty khác sản xuất.
Để kiểm soát độ sáng của đèn LED trong chip, có một đầu vào PWM_D, PWM - điều chế từ một máy phát bên ngoài. Trong sơ đồ này, một chức năng như vậy không được sử dụng.
Nếu bạn đang tự làm một chiếc đèn LED như vậy, bạn nên sử dụng vỏ có đế vít có kích thước E27 từ đèn tiết kiệm năng lượng không sử dụng được với công suất ít nhất 20 watt. Sự xuất hiện của cấu trúc được hiển thị trong Hình 6.

Hình 6. Đèn LED tự chế.
Mặc dù sơ đồ được mô tả khá đơn giản, nhưng không phải lúc nào bạn cũng có thể đề xuất nó để tự sản xuất: hoặc bạn sẽ không thể mua các bộ phận được chỉ định trên sơ đồ hoặc không đủ trình độ của trình biên dịch. Một số người có thể sợ hãi: Chuyện gì xảy ra nếu tôi thắng thành công? Đối với các tình huống như vậy, bạn có thể cung cấp một số tùy chọn đơn giản hơn cả trong mạch điện và trong việc mua lại các bộ phận.
Đèn LED nhà đơn giản
Một sơ đồ đơn giản hơn của đèn LED được hiển thị trong Hình 7.
Hình 7
Sơ đồ này cho thấy một bộ chỉnh lưu cầu với chấn lưu điện dung được sử dụng để cấp nguồn cho đèn LED, làm hạn chế dòng điện đầu ra. Bộ nguồn như vậy là kinh tế và đơn giản, không sợ ngắn mạch, dòng điện đầu ra của chúng bị giới hạn bởi điện dung của tụ điện. Chỉnh lưu như vậy thường được gọi là chất ổn định hiện tại.
Vai trò của chấn lưu điện dung trong mạch được thực hiện bởi tụ C1. Với điện dung 0,47 F, điện áp hoạt động của tụ phải ít nhất là 630 V. Công suất của nó được thiết kế sao cho dòng điện qua đèn LED khoảng 20 mA, đây là giá trị tối ưu cho đèn LED.
Gợn sóng của điện áp chỉnh lưu cầu được làm mịn bằng tụ điện điện phân C2. Để hạn chế dòng sạc tại thời điểm bật, điện trở R1 được sử dụng, cũng là cầu chì trong các tình huống khẩn cấp.Các điện trở R2 và R3 được thiết kế để xả tụ điện C1 và C2 sau khi ngắt kết nối thiết bị khỏi mạng.
Để giảm kích thước, điện áp hoạt động của tụ điện C2 được chọn chỉ là 100 V. Trong trường hợp sự cố (kiệt sức) của ít nhất một trong các đèn LED, tụ điện C2 sẽ được nạp vào điện áp 310 V, chắc chắn sẽ dẫn đến vụ nổ. Để bảo vệ chống lại tình huống này, tụ điện này bị xáo trộn bởi các điốt zener VD2, VD3. Điện áp ổn định của chúng có thể được xác định như sau.
Ở dòng điện định mức thông qua đèn LED 20 mA, sự sụt giảm điện áp được tạo ra trên nó, tùy thuộc vào loại, trong vòng 3,2 ... 3,8 V. (Một tính chất tương tự trong một số trường hợp cho phép sử dụng đèn LED làm điốt zener). Do đó, thật dễ dàng để tính toán rằng nếu 20 đèn LED được sử dụng trong mạch, thì điện áp rơi trên chúng sẽ là 65 ... 75 V. Ở mức này, điện áp trên tụ C2 sẽ bị giới hạn.
Nên chọn điốt Zener để tổng điện áp ổn định cao hơn một chút so với sụt áp trên các đèn LED. Trong trường hợp này, trong quá trình hoạt động bình thường, điốt zener sẽ bị đóng, và sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động của mạch. Các điốt zener 1N4754A được chỉ định trên mạch có điện áp ổn định 39 V và được kết nối nối tiếp - 78 V.
Nếu ít nhất một trong các đèn LED bị hỏng, điốt zener sẽ mở và điện áp trên tụ C2 sẽ ổn định ở 78 V, thấp hơn rõ ràng so với điện áp hoạt động của tụ C2, do đó sẽ không có vụ nổ.
Thiết kế của đèn LED tự chế được thể hiện trong Hình 8. Như có thể thấy trong hình, nó được lắp ráp trong vỏ từ đèn tiết kiệm năng lượng không sử dụng được với đế E-27.

Hình 8
Bảng mạch in trên đó tất cả các bộ phận được đặt được làm bằng sợi thủy tinh trong bất kỳ cách nào có sẵn ở nhà. Để lắp đặt đèn LED, các lỗ có đường kính 0,8 mm được khoan trên bảng và 1,0 mm cho các bộ phận còn lại. Một bản vẽ bảng mạch được hiển thị trong Hình 9.
Hình 9. Bảng mạch in và vị trí của các bộ phận trên đó.
Vị trí của các bộ phận trên bảng được hiển thị trong Hình 9c. Tất cả các bộ phận ngoại trừ đèn LED được lắp đặt ở mặt bên của bảng, nơi không có bản in. Một jumper cũng được cài đặt ở cùng một phía, cũng được hiển thị trong hình.
Sau khi cài đặt tất cả các bộ phận ở mặt bên của giấy bạc, đèn LED được cài đặt. Lắp đặt đèn LED nên bắt đầu từ giữa bảng, dần dần di chuyển đến ngoại vi. Các đèn LED phải được niêm phong nối tiếp, nghĩa là, cực dương của một đèn LED được kết nối với cực âm của đèn kia.
Đường kính của đèn LED có thể là bất kỳ trong vòng 3 ... 10 mm. Trong trường hợp này, các kết luận của đèn LED phải dài ít nhất 5 mm so với bảng. Nếu không, đèn LED có thể bị quá nóng khi hàn. Thời gian hàn, như được khuyến nghị trong tất cả các hướng dẫn, không quá 3 giây.
Sau khi bảng được lắp ráp và điều chỉnh, các kết luận của nó phải được hàn vào đế, và bản thân bảng phải được đưa vào vỏ. Ngoài trường hợp được chỉ định, có thể sử dụng trường hợp thu nhỏ hơn, tuy nhiên, sẽ cần phải giảm kích thước của bảng mạch in, không quên, tuy nhiên, kích thước của các tụ điện C1 và C2.
Xem thêm: Lịch sử sửa chữa đèn LED
Thiết kế đèn LED đơn giản nhất
Một mạch như vậy được hiển thị trong Hình 10.

Hình 10. Thiết kế đèn LED đơn giản nhất.
Mạch chứa một số phần tối thiểu: chỉ có 2 đèn LED và điện trở dập tắt. Biểu đồ cho thấy các đèn LED được bật song song - song song. Với sự bao gồm này, mỗi người trong số họ bảo vệ người kia khỏi điện áp ngược, nhỏ đối với đèn LED và điện áp nguồn rõ ràng không thể chịu được. Ngoài ra, việc bao gồm gấp đôi như vậy sẽ làm tăng tần số nhấp nháy của đèn LED lên 100 Hz, điều này sẽ không gây chú ý cho mắt và sẽ không gây mỏi mắt. Nó là đủ để nhớ lại ở đây làm thế nào, để tiết kiệm tiền, đèn sợi đốt thông thường được kết nối thông qua một diode, ví dụ, trong các lối vào. Họ đã hành động rất khó chịu về tầm nhìn.
Nếu không có hai đèn LED, thì một trong số chúng có thể được thay thế bằng một diode chỉnh lưu thông thường, nó sẽ bảo vệ diode phát ra khỏi điện áp ngược của mạng. Hướng bao gồm của nó phải giống như hướng của đèn LED bị thiếu. Với sự bao gồm này, tần số nhấp nháy của đèn LED sẽ là 25 Hz, có thể nhận thấy bằng mắt, như đã được mô tả ở trên.
Để giới hạn dòng điện qua các đèn LED ở mức 20 mA, điện trở R1 phải có điện trở trong phạm vi 10 ... 11 KOhm. Đồng thời, công suất của nó phải ít nhất là 5 watt. Để giảm nhiệt, nó có thể bao gồm một số, tốt nhất trong cả ba điện trở 2 W.
Đèn LED có thể được sử dụng giống như đèn được đề cập trong các chương trình trước hoặc có thể được mua. Khi mua, bạn nên biết chính xác thương hiệu của đèn LED để xác định dòng điện trực tiếp định mức của nó. Dựa vào cường độ dòng điện này, điện trở của điện trở R1 được chọn.
Thiết kế của đèn được lắp ráp theo sơ đồ này khác rất ít so với hai cái trước: nó cũng có thể được chế tạo trong vỏ từ một đèn huỳnh quang tiết kiệm năng lượng không sử dụng được. Sự đơn giản của mạch thậm chí không bao hàm sự hiện diện của bảng mạch in: các bộ phận có thể được kết nối bằng cách gắn tường, do đó, như họ nói trong các trường hợp như vậy, thiết kế là tùy ý.
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: