Thể loại: Điện tử thực hành, Tất cả về đèn LED
Số lượt xem: 277765
Bình luận về bài viết: 18
Cách kết nối đèn LED với mạng chiếu sáng
Sau khi đọc tiêu đề này, có người có thể hỏi, Tại sao? Có, nếu bạn chỉ cần dính Đèn LED ngay cả khi nó được cắm theo một mẫu nhất định, nó không có giá trị thực tế, nó sẽ không mang lại bất kỳ thông tin hữu ích nào. Nhưng nếu bạn kết nối cùng một đèn LED song song với bộ phận làm nóng được điều khiển bởi bộ điều chỉnh nhiệt độ, bạn có thể điều khiển trực quan hoạt động của toàn bộ thiết bị. Đôi khi chỉ dẫn này cho phép bạn thoát khỏi nhiều vấn đề và rắc rối nhỏ.
Trong ánh sáng của những gì đã được nói về việc bật đèn LED trong các bài viết trước, tác vụ có vẻ tầm thường: chỉ cần đặt điện trở giới hạn của giá trị mong muốn và vấn đề được giải quyết. Nhưng tất cả điều này là tốt, nếu bạn cung cấp đèn LED với điện áp không đổi được điều chỉnh: khi chúng kết nối đèn LED theo hướng thuận, nó vẫn còn.
Khi làm việc trên điện áp xoay chiều, mọi thứ không đơn giản như vậy. Thực tế là, ngoài điện áp trực tiếp, đèn LED cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi điện áp của cực ngược, bởi vì mỗi nửa chu kỳ của hình sin thay đổi dấu hiệu của nó ngược lại. Điện áp ngược này sẽ không chiếu sáng đèn LED, nhưng nó có thể trở nên không sử dụng được rất nhanh. Do đó, cần phải có biện pháp bảo vệ chống lại điện áp "có hại" này.
Trong trường hợp điện áp lưới điện, điện trở tuyệt chủng phải được tính toán dựa trên điện áp 310V. Tại sao? Mọi thứ ở đây rất đơn giản: 220v là điện áp hiện tại, giá trị biên độ là 220 * 1.41 = 310V. Điện áp biên độ ở gốc của hai (1,41) lần lớn hơn dòng điện và không nên quên điều này. Đây là điện áp thuận và ngược áp dụng cho đèn LED. Chính từ giá trị 310V, điện trở của điện trở làm nguội phải được tính toán và chính từ điện áp này, chỉ có cực ngược, đèn LED được bảo vệ.
Cách bảo vệ đèn LED khỏi điện áp ngược
Đối với hầu hết tất cả các đèn LED, điện áp ngược không vượt quá 20V, vì không ai sẽ thực hiện chỉnh lưu điện áp cao trên chúng. Làm thế nào để thoát khỏi bất hạnh như vậy, làm thế nào để bảo vệ đèn LED khỏi điện áp ngược này?
Hóa ra mọi thứ rất đơn giản. Cách đầu tiên là bật đèn thường với đèn LED diode chỉnh lưu với điện áp ngược cao (không thấp hơn 400V), ví dụ, 1N4007 - điện áp ngược 1000V, dòng điện 1A. Chính ông là người sẽ không bỏ lỡ điện áp cao của cực âm đối với đèn LED. Sơ đồ bảo vệ như vậy được thể hiện trong hình 1a.
Phương pháp thứ hai, không kém phần hiệu quả, chỉ đơn giản là tắt đèn LED với một diode khác, bật song song, Hình.1b. Với phương pháp này, diode bảo vệ thậm chí không phải có điện áp ngược cao, bất kỳ diode công suất thấp nào, ví dụ, KD521, là đủ.
Hơn nữa, bạn có thể chỉ cần bật ngược lại - song song, hai đèn LED: mở từng cái một, chính chúng sẽ bảo vệ lẫn nhau và thậm chí cả hai sẽ phát ra ánh sáng, như trong Hình 1c. Điều này đã chỉ ra phương pháp bảo vệ thứ ba. Tất cả ba sơ đồ bảo vệ được hiển thị trong Hình 1.
Hình 1. Đèn LED bảo vệ mạch chống điện áp ngược
Điện trở giới hạn trong các mạch này có điện trở 24KΩ, với điện áp hoạt động là 220 V, cung cấp dòng điện có thứ tự 220/24 = 9.16mA, có thể được làm tròn đến 9. Khi đó, công suất của điện trở dập tắt sẽ là 9 * 9 * 24 = 1944mW, gần như hai watt. Điều này mặc dù thực tế là dòng điện qua đèn LED bị giới hạn ở mức 9mA. Nhưng việc sử dụng điện trở kéo dài ở công suất tối đa sẽ không dẫn đến điều gì tốt: đầu tiên nó sẽ chuyển sang màu đen và sau đó bị cháy hoàn toàn. Để tránh điều này, nên đặt trong loạt hai điện trở 12Kohm với công suất 2W mỗi cái.
Nếu bạn đặt mức hiện tại thành 20mA, thì điện trở sẽ còn hơn thế nữa - 20 * 20 * 12 = 4800mW, gần 5W! Đương nhiên, không ai có thể mua một bếp điện như vậy để sưởi ấm không gian. Điều này dựa trên một đèn LED, nhưng nếu có một tổng thể Vòng hoa LED?
Tụ điện - Điện trở vô lực
Mạch được hiển thị trong Hình 1a, diode bảo vệ D1, cắt đứt nửa chu kỳ âm của điện áp xoay chiều, do đó công suất của điện trở dập tắt giảm một nửa. Nhưng, tất cả đều giống nhau, sức mạnh vẫn rất đáng kể. Do đó, thường là một điện trở giới hạn tụ điện dằn: anh ta sẽ giới hạn dòng điện không tệ hơn điện trở, nhưng anh ta sẽ không tỏa nhiệt. Rốt cuộc, không có gì là tụ điện thường được gọi là điện trở tự do. Phương thức chuyển đổi này được hiển thị trong Hình 2.
Hình 2. Sơ đồ bật đèn LED thông qua tụ điện dằn
Mọi thứ dường như đều ổn ở đây, thậm chí còn có một diode bảo vệ VD1. Nhưng hai chi tiết không được cung cấp. Đầu tiên, tụ điện C1 sau khi tắt mạch có thể vẫn ở trạng thái tích điện và lưu trữ điện tích cho đến khi có ai đó xả nó bằng tay của chính họ. Và điều này, tin tôi đi, chắc chắn một ngày nào đó sẽ xảy ra. Sốc điện dĩ nhiên không gây tử vong mà khá nhạy cảm, bất ngờ và khó chịu.
Do đó, để tránh sự phiền toái như vậy, các tụ điện làm nguội này bị tắt bởi một điện trở có điện trở 200 ... 1000K. Sự bảo vệ tương tự được cài đặt trong các nguồn cung cấp điện biến áp với một tụ điện dập tắt, trong các bộ ghép quang và một số mạch khác. Trong hình 3, điện trở này được chỉ định là R1.
Hình 3. Sơ đồ kết nối của đèn LED với mạng chiếu sáng
Ngoài điện trở R1, điện trở R2 cũng xuất hiện trên mạch. Mục đích của nó là để hạn chế sự xâm nhập của dòng điện qua tụ điện khi điện áp được sử dụng, giúp bảo vệ không chỉ các điốt, mà cả chính tụ điện. Thực tế được biết rằng trong trường hợp không có điện trở như vậy, tụ điện đôi khi bị hỏng, công suất của nó trở nên ít hơn nhiều so với danh nghĩa. Không cần phải nói, tụ điện phải là gốm cho điện áp hoạt động ít nhất 400V hoặc đặc biệt để hoạt động trong các mạch điện xoay chiều cho điện áp 250V.
Một vai trò quan trọng khác được gán cho điện trở R2: trong trường hợp sự cố của tụ điện, nó hoạt động như một cầu chì. Tất nhiên, đèn LED cũng sẽ phải được thay thế, nhưng ít nhất các dây kết nối sẽ vẫn còn nguyên. Trong thực tế, đây là cách một cầu chì hoạt động trong bất kỳ chuyển đổi cung cấp điện, - các bóng bán dẫn bị đốt cháy, và bảng mạch vẫn gần như không bị ảnh hưởng.
Trong sơ đồ hiển thị trong Hình 3, chỉ có một đèn LED được hiển thị, mặc dù trên thực tế, một vài trong số chúng có thể được bật liên tục. Các diode bảo vệ sẽ hoàn toàn đối phó với nhiệm vụ của nó, nhưng công suất của tụ điện dằn sẽ phải được tính toán, ít nhất là xấp xỉ, nhưng vẫn còn.
Làm thế nào để tính công suất của một tụ điện dập tắt
Để tính toán điện trở của điện trở dập tắt, cần phải trừ điện áp rơi trên đèn LED khỏi điện áp cung cấp. Nếu một số đèn LED được kết nối nối tiếp, thì chỉ cần thêm điện áp của chúng, và cũng trừ đi điện áp cung cấp. Biết điện áp dư này và dòng điện yêu cầu, theo định luật Ohm, rất đơn giản để tính điện trở của điện trở: R = (U-Uд) / I * 0,75.
Ở đây U là điện áp cung cấp, Ud là điện áp rơi trên các đèn LED (nếu đèn LED được nối tiếp, thì Ud là tổng điện áp rơi trên tất cả các đèn LED), I là dòng điện qua đèn LED, R là điện trở của điện trở tắt. Ở đây, như mọi khi, là điện áp trong Volts, dòng điện trong Amperes, kết quả tính bằng Ohms, 0,75 là một hệ số để tăng độ tin cậy. Công thức này đã được đưa ra trong bài viết. "Về việc sử dụng đèn LED".
Độ lớn của sự sụt giảm điện áp trực tiếp cho đèn LED có màu khác nhau là khác nhau. Ở mức 20 mA, các đèn LED màu đỏ là 1.6 ... 2.03V, vàng 2.1 ... 2.2V, xanh 2.2 ... 3.5V, xanh 2.5 ... 3.7V. Đèn LED trắng có mức giảm điện áp cao nhất, có phổ phát xạ rộng 3.0 ... 3.7V.Dễ dàng thấy rằng sự phân tán của tham số này đủ rộng.
Dưới đây là sự sụt giảm điện áp của một vài loại đèn LED, chỉ bằng màu sắc. Trên thực tế, có nhiều hơn những màu này và giá trị chính xác chỉ có thể được tìm thấy trong tài liệu kỹ thuật cho một đèn LED cụ thể. Nhưng thường thì điều này là không bắt buộc: để có được kết quả chấp nhận được trong thực tế, nó đủ để thay thế một số giá trị trung bình (thường là 2V) trong công thức, tất nhiên, nếu đây không phải là một vòng hoa của hàng trăm đèn LED.
Để tính công suất của tụ điện làm nguội, công thức thực nghiệm C = (4,45 * I) / (U-Uд) được áp dụng
Trong đó C là điện dung của tụ điện trong microfarad, I là dòng điện tính bằng milliamperes, U là điện áp mạng biên độ tính bằng volt. Khi sử dụng một chuỗi gồm ba đèn LED trắng nối tiếp, Ud xấp xỉ khoảng 12 V, U là biên độ của điện áp nguồn 310V, một tụ điện có công suất 20mA là cần thiết để hạn chế dòng điện
C = (4,45 * I) / (U-Uд) = C = (4,45 * 20) / (310-12) = 0,28865 FF, gần 0,3 FF.
Giá trị tiêu chuẩn gần nhất của tụ điện là 0,15 F, do đó, để sử dụng trong mạch này, cần phải sử dụng hai tụ điện kết nối song song. Ở đây cần phải nhận xét: công thức chỉ có giá trị cho tần số điện áp xoay chiều là 50 Hz. Đối với các tần số khác, kết quả sẽ không chính xác.
Các tụ điện trước tiên phải được kiểm tra
Trước khi sử dụng một tụ điện, nó phải được kiểm tra. Đối với người mới bắt đầu, chỉ cần cắm điện 220 V, tốt hơn là thông qua cầu chì 3 ... 5A, và sau 15 phút kiểm tra cảm ứng, nhưng có sưởi ấm đáng chú ý không? Nếu tụ điện lạnh, thì bạn có thể sử dụng nó. Nếu không, hãy chắc chắn để lấy một cái khác, và cũng kiểm tra trước. Rốt cuộc, tất cả đều giống nhau, 220 V không còn là 12 nữa, ở đây mọi thứ có phần khác biệt!
Nếu thử nghiệm này thành công, tụ điện không nóng lên, thì bạn có thể kiểm tra xem có lỗi trong tính toán hay không, liệu tụ điện có cùng công suất không. Để làm điều này, bạn cần bật tụ điện như trong trường hợp trước trong mạng, chỉ thông qua một ampe kế. Đương nhiên, ampe kế phải là AC.
Đây là một lời nhắc nhở rằng không phải tất cả các đồng hồ vạn năng kỹ thuật số hiện đại đều có thể đo dòng điện xoay chiều: ví dụ, các thiết bị đơn giản, giá rẻ, rất phổ biến với những người nghiệp dư vô tuyến Dòng DT838chỉ có khả năng đo dòng điện trực tiếp, mà một ampe kế như vậy sẽ hiển thị khi đo dòng điện xoay chiều không ai biết. Nhiều khả năng nó sẽ là giá của củi hoặc nhiệt độ trên mặt trăng, nhưng không phải là dòng điện xoay chiều qua tụ điện.
Nếu dòng điện đo được xấp xỉ như trong tính toán theo công thức, thì bạn có thể kết nối đèn LED một cách an toàn. Nếu thay vì 20 ... 30 mA dự kiến, nó bật ra 2 ... 3A, thì ở đây, có thể là một lỗi trong tính toán, hoặc việc đánh dấu tụ điện được đọc không chính xác.
Công tắc chiếu sáng
Tại đây bạn có thể tập trung vào một cách khác để bật đèn LED trong mạng chiếu sáng được sử dụng trong công tắc đèn nền. Nếu một công tắc như vậy được tháo rời, có thể thấy rằng không có điốt bảo vệ ở đó. Vì vậy, tất cả những gì được viết cao hơn một chút là vô nghĩa? Không hề, bạn chỉ cần xem xét kỹ công tắc đã tháo rời, chính xác hơn là giá trị điện trở. Theo quy định, mệnh giá của nó không dưới 200K, thậm chí có thể hơn một chút. Đồng thời, rõ ràng là dòng điện qua đèn LED sẽ bị giới hạn trong khoảng 1 mA. Một sơ đồ mạch đèn nền được hiển thị trong Hình 4.
Hình 4. Sơ đồ kết nối LED trong một công tắc đèn nền
Ở đây một số điện trở bị giết với một điện trở. Tất nhiên, dòng điện qua đèn LED sẽ nhỏ, nó sẽ phát sáng yếu, nhưng khá rực rỡ để nhìn thấy ánh sáng này vào một đêm tối trong phòng. Nhưng vào buổi chiều, ánh sáng này không cần thiết chút nào! Vì vậy, hãy để bản thân tỏa sáng không thể nhận ra.
Trong trường hợp này, dòng điện ngược sẽ yếu, yếu đến mức không thể đốt cháy được đèn LED. Do đó tiết kiệm trên chính xác một diode bảo vệ, đã được mô tả ở trên. Với việc phát hành hàng triệu, thậm chí hàng tỷ, bộ ngắt mạch mỗi năm, khoản tiết kiệm là đáng kể.
Dường như sau khi đọc các bài viết về đèn LED, tất cả các câu hỏi về ứng dụng của họ đều rõ ràng và dễ hiểu. Nhưng vẫn còn nhiều sự tinh tế và sắc thái khi bao gồm đèn LED trong các mạch khác nhau. Ví dụ, kết nối song song và nối tiếp hoặc, theo một cách khác, các mạch tốt và xấu.
Đôi khi bạn muốn thu thập một vòng hoa của vài chục đèn LED, nhưng làm thế nào để tính toán nó? Có bao nhiêu đèn LED có thể được kết nối nối tiếp nếu có một bộ cấp nguồn có điện áp 12 hoặc 24 V? Những vấn đề này và các vấn đề khác sẽ được xem xét trong bài viết tiếp theo, chúng tôi sẽ gọi là mạch chuyển đổi LED tốt và xấu LED.
Boris Aladyshkin
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: