Thể loại: Điện tử thực hành, Tất cả về đèn LED
Số lượt xem: 445777
Bình luận về bài viết: 28
Mẫu dây LED tốt và xấu
Trong các bài viết trước, các vấn đề khác nhau liên quan đến kết nối đèn LED đã được mô tả. Nhưng bạn không thể viết mọi thứ trong một bài viết, vì vậy bạn phải tiếp tục chủ đề này. Ở đây chúng ta sẽ nói về nhiều cách khác nhau để bật đèn LED.
Như đã đề cập trong các bài viết đã đề cập, LED là một thiết bị hiện tại, tức là dòng điện qua nó phải được giới hạn bởi một điện trở. Làm thế nào để tính toán điện trở này đã được mô tả, chúng tôi sẽ không lặp lại ở đây, nhưng chúng tôi sẽ đưa ra công thức, chỉ trong trường hợp, một lần nữa.
Hình 1
Đây là lên. - cung cấp điện áp, Uad. - sụt điện áp trên đèn LED, R - điện trở của điện trở giới hạn, I - dòng điện qua đèn LED.
Tuy nhiên, bất chấp tất cả lý thuyết, ngành công nghiệp Trung Quốc sản xuất tất cả các loại quà lưu niệm, đồ trang sức, bật lửa, trong đó đèn LED được bật mà không có điện trở giới hạn: chỉ hai hoặc ba pin đĩa và một đèn LED. Trong trường hợp này, dòng điện bị giới hạn bởi điện trở bên trong của pin, năng lượng của nó chỉ đơn giản là không đủ để đốt cháy đèn LED.
Nhưng ở đây, ngoài sự kiệt sức, còn có một đặc tính khó chịu khác - sự suy giảm của đèn LED, vốn có nhất là đèn LED trắng và xanh: sau một thời gian, độ sáng của ánh sáng trở nên rất nhỏ, mặc dù dòng điện qua đèn LED chảy khá đủ, ở mức danh nghĩa.
Điều này không có nghĩa là nó hoàn toàn không tỏa sáng, ánh sáng hầu như không đáng chú ý, nhưng đây không còn là đèn pin nữa. Nếu ở mức suy giảm dòng điện định mức xảy ra không sớm hơn sau một năm phát quang liên tục, thì với dòng điện quá mức, hiện tượng này có thể được dự kiến trong nửa giờ. Sự bao gồm của đèn LED nên được gọi là xấu.
Một kế hoạch như vậy chỉ có thể được giải thích bằng mong muốn tiết kiệm một điện trở, vật hàn và chi phí lao động, với quy mô sản xuất lớn, rõ ràng là hợp lý. Ngoài ra, một cái bật lửa hoặc móc khóa là một thứ rẻ tiền một lần: gas đã hết hoặc hết pin - họ chỉ đơn giản là ném đi món quà lưu niệm.
Hình 2. Lược đồ là xấu, nhưng nó được sử dụng khá thường xuyên.
Tất nhiên, những điều rất thú vị xuất hiện (tất nhiên là tình cờ) nếu, theo sơ đồ như vậy, đèn LED được kết nối với một bộ cấp nguồn có điện áp đầu ra là 12 V và dòng điện ít nhất là 3: xảy ra một ánh sáng chói lóa, nghe thấy tiếng nổ khá lớn, khói và mùi khét. Vì vậy, tôi nhớ lại câu chuyện ngụ ngôn này: Có thể nhìn Mặt trời qua kính viễn vọng không? Có, nhưng chỉ hai lần. Một lần bằng mắt trái, mắt kia bằng mắt phải. Nhân tiện, kết nối một đèn LED mà không có điện trở giới hạn là lỗi phổ biến nhất trong số những người mới bắt đầu, và tôi muốn cảnh báo về nó.
Để khắc phục tình trạng này, kéo dài tuổi thọ của đèn LED, mạch nên được sửa đổi một chút.
Hình 3. Bố cục tốt, đúng.
Đó là một kế hoạch như vậy nên được coi là tốt hoặc chính xác. Để kiểm tra xem giá trị của điện trở R1 có được chỉ định chính xác hay không, bạn có thể sử dụng công thức như trong Hình 1. Chúng tôi giả sử rằng điện áp rơi trên đèn LED 2V, dòng điện 20mA, điện áp 3V do sử dụng pin hai ngón tay.
Nói chung, bạn không cần phải cố gắng giới hạn dòng điện ở mức tối đa cho phép tối đa 20 mA, bạn có thể cấp nguồn cho đèn LED với dòng điện thấp hơn, ít nhất, ít nhất là một milliampere 15 ... 18. Trong trường hợp này, độ sáng sẽ giảm đi rất ít, do mắt người, do đặc điểm của thiết bị, sẽ không nhận thấy gì cả, nhưng tuổi thọ của đèn LED sẽ tăng đáng kể.
Một ví dụ khác về đèn LED bật kém có thể được tìm thấy trong các đèn pin khác nhau, mạnh hơn các vòng chìa khóa và bật lửa. Trong trường hợp này, một số đèn LED nhất định, đôi khi khá lớn, chỉ được kết nối song song và cũng không có điện trở giới hạn, một lần nữa đóng vai trò là điện trở trong của pin.Đèn pin như vậy khá thường xuyên được sửa chữa chính xác vì sự kiệt sức của đèn LED.
Hình 4. Sơ đồ nối dây hoàn toàn xấu.
Có vẻ như tình huống trong Hình 5 có thể sửa chữa tình huống. Chỉ cần một điện trở, và dường như, mọi thứ trở nên tốt hơn.
Hình 5. Điều này đã tốt hơn một chút.
Nhưng bao gồm như vậy sẽ giúp một chút. Thực tế là trong tự nhiên, đơn giản là không thể tìm thấy hai thiết bị bán dẫn giống hệt nhau. Đó là lý do tại sao, ví dụ, các bóng bán dẫn cùng loại có mức tăng khác nhau, ngay cả khi chúng đến từ cùng một lô sản xuất. Thyristors và triacs cũng khác nhau. Một số mở dễ dàng, trong khi những người khác nặng đến mức họ phải bị bỏ rơi. Điều tương tự cũng có thể nói về đèn LED - hai loại hoàn toàn giống nhau, đặc biệt là ba hoặc toàn bộ, đơn giản là không thể tìm thấy.
Lưu ý về chủ đề. Trong DataSheet cho cụm đèn LED SMD-5050 (ba đèn LED độc lập trong một vỏ), không nên đưa vào trong Hình 5. Giống như, do sự phân tán các thông số của từng đèn LED, sự khác biệt về độ sáng của chúng có thể đáng chú ý. Và dường như, trong một trường hợp!
Đèn LED, tất nhiên, không có mức tăng, nhưng có một thông số quan trọng như giảm điện áp trực tiếp. Và ngay cả khi đèn LED được lấy từ một lô công nghệ, từ một gói, thì đơn giản là sẽ không có hai đèn LED giống nhau trong đó. Do đó, dòng điện cho tất cả các đèn LED sẽ khác nhau. Đèn LED đó, trong đó dòng điện sẽ là nhiều nhất, và sớm hay muộn sẽ vượt quá mức định mức, sẽ cháy trước tất cả.
Liên quan đến sự cố không may này, tất cả các dòng điện có thể sẽ đi qua hai đèn LED còn sót lại, vượt quá mức danh nghĩa. Rốt cuộc, điện trở được tính "cho ba", cho ba đèn LED. Một dòng điện tăng sẽ làm tăng nhiệt độ của các tinh thể LED, và một tinh thể yếu hơn nữa cũng bị đốt cháy. Đèn LED cuối cùng cũng không có lựa chọn nào khác ngoài việc làm theo ví dụ của các đồng chí của nó. Một phản ứng dây chuyền như vậy thu được.
Trong trường hợp này, từ "ghi" có nghĩa đơn giản là ngắt mạch. Nhưng điều có thể xảy ra là ở một trong các đèn LED sẽ xảy ra ngắn mạch sơ cấp, làm tắt hai đèn LED còn lại. Đương nhiên, họ chắc chắn sẽ ra ngoài, mặc dù họ sẽ sống sót. Với một sự cố như vậy, điện trở sẽ nóng lên dữ dội và cuối cùng, nó có thể bị cháy.
Để ngăn điều này xảy ra, mạch cần được thay đổi một chút: đối với mỗi đèn LED, cài đặt điện trở riêng, được thể hiện trong Hình 6.
Hình 6. Và như vậy, đèn LED sẽ tồn tại rất lâu.
Ở đây, mọi thứ đều được yêu cầu, tất cả theo quy tắc thiết kế mạch: dòng điện của mỗi đèn LED sẽ bị giới hạn bởi điện trở của nó. Trong một mạch như vậy, các dòng điện qua đèn LED độc lập với nhau.
Nhưng sự bao gồm này không gây ra nhiều sự nhiệt tình, vì số lượng điện trở bằng với số lượng đèn LED. Nhưng tôi muốn có nhiều đèn LED hơn và ít điện trở hơn. Làm thế nào để được?
Cách thoát khỏi tình huống này khá đơn giản. Mỗi đèn LED phải được thay thế bằng một chuỗi các đèn LED được kết nối nối tiếp, như trong Hình 7.
Hình 7. Bao gồm song song các vòng hoa.
Chi phí cho một cải tiến như vậy sẽ là sự gia tăng điện áp cung cấp. Nếu chỉ một volt là đủ cho một đèn LED, thì thậm chí hai đèn LED được kết nối nối tiếp không thể được đánh lửa từ điện áp đó. Vì vậy, điện áp nào là cần thiết để bật một vòng đèn LED? Hoặc theo một cách khác, có bao nhiêu đèn LED có thể được kết nối với một nguồn điện với điện áp, ví dụ, 12V?
Ghi chú. Sau đây, thuật ngữ này không chỉ được hiểu là trang trí cây thông Giáng sinh mà còn là bất kỳ thiết bị đèn LED chiếu sáng nào trong đó đèn LED được kết nối nối tiếp hoặc song song. Điều chính là có nhiều hơn một đèn LED. Một vòng hoa, nó cũng là một vòng hoa ở Châu Phi!
Để có câu trả lời cho câu hỏi này, chỉ cần chia điện áp cung cấp cho mức giảm điện áp trên đèn LED là đủ. Trong hầu hết các trường hợp, khi tính toán điện áp này được lấy 2V. Sau đó hóa ra 12/2 = 6.Nhưng đừng quên rằng một phần điện áp phải duy trì cho điện trở dập tắt, ít nhất là volt 2.
Hóa ra chỉ còn 10V trên đèn LED và số lượng đèn LED trở thành 10/2 = 5. Trong tình huống này, để có được dòng điện 20 mA, điện trở giới hạn phải có giá trị danh nghĩa là 2V / 20mA = 100Ohm. Công suất của điện trở sẽ là P = U * I = 2V * 20mA = 40mW.
Một tính toán như vậy là hoàn toàn đúng nếu điện áp chuyển tiếp của đèn LED trong vòng hoa, như được chỉ ra, là 2V. Đó là giá trị này thường được thực hiện trong các tính toán, như một số trung bình. Nhưng trên thực tế, điện áp này phụ thuộc vào loại đèn LED, vào màu sắc của ánh sáng. Do đó, khi tính toán hoa cúc, bạn nên tập trung vào loại đèn LED. Giảm điện áp cho các loại đèn LED khác nhau được hiển thị trong bảng hiển thị trong Hình 8.
Hình 8. Giảm điện áp trên đèn LED có màu khác nhau.
Do đó, với điện áp nguồn 12 V, trừ đi điện áp rơi trên điện trở giới hạn dòng điện, có thể kết nối tổng cộng 10 / 3.7 = 2.7027 đèn LED trắng. Nhưng bạn có thể cắt bỏ một phần của đèn LED, vì vậy chỉ có thể kết nối hai đèn LED. Kết quả này thu được nếu chúng ta lấy giá trị lớn nhất của điện áp rơi từ bảng.
Nếu chúng ta thay thế 3V vào tính toán, thì rõ ràng có thể kết nối ba đèn LED. Trong trường hợp này, mỗi lần bạn phải cố gắng đếm điện trở của điện trở giới hạn. Nếu đèn LED thực sự bật ra với mức giảm điện áp 3,7V, hoặc có thể cao hơn, ba đèn LED có thể không sáng. Vì vậy, nó tốt hơn để dừng lại ở hai.
Về cơ bản, đèn LED không có màu gì, chỉ khi tính toán, bạn sẽ phải tính đến các mức giảm điện áp khác nhau tùy thuộc vào màu sắc của đèn LED phát sáng. Điều chính là chúng được thiết kế cho một hiện tại. Không thể lắp ráp một vòng đèn LED nhất quán, một số trong đó có dòng điện 20 mA, và phần còn lại của 10 milliamp.
Rõ ràng là ở mức 20 mA, đèn LED có dòng điện định mức 10 mA sẽ chỉ bị cháy. Nếu bạn giới hạn dòng điện ở mức 10 mA, thì 20 milliamper sẽ không sáng lên, như trong một công tắc có đèn LED: bạn có thể nhìn thấy vào ban đêm, không phải vào buổi chiều.
Để làm cho cuộc sống dễ dàng hơn cho bản thân, những người nghiệp dư vô tuyến phát triển các chương trình máy tính khác nhau tạo điều kiện cho tất cả các loại tính toán thông thường. Ví dụ, các chương trình tính toán điện cảm, bộ lọc các loại, bộ ổn định hiện tại. Có một chương trình như vậy để tính toán vòng hoa LED. Ảnh chụp màn hình của một chương trình như vậy được hiển thị trong Hình 9.
Hình 9. Ảnh chụp màn hình của chương trình Tính toán_resistance_resistor_Ledz_ '.
Chương trình hoạt động mà không cần cài đặt trong hệ thống, bạn chỉ cần tải xuống và sử dụng nó. Mọi thứ đều đơn giản và rõ ràng đến nỗi không cần giải thích cho ảnh chụp màn hình. Đương nhiên, tất cả các đèn LED phải cùng màu và có cùng dòng điện.
Xem thêm từ một công bố trước đây trên trang web: Cách kết nối đèn LED với mạng chiếu sáng
Tất nhiên điện trở giới hạn là tốt. Nhưng chỉ khi được biết rằng vòng hoa này sẽ được cung cấp bởi nguồn ổn định DC 12V và dòng điện qua đèn LED sẽ không vượt quá giá trị tính toán. Nhưng nếu không có nguồn đơn giản với điện áp 12 V thì sao?
Một tình huống như vậy có thể phát sinh, ví dụ, trong một chiếc xe tải có điện áp 24 V trên mạng. Để thoát khỏi tình trạng khủng hoảng như vậy, một bộ ổn định hiện tại sẽ giúp, ví dụ, SSC0018 - Bộ ổn định dòng có thể điều chỉnh 20..600mA. Sự xuất hiện của nó được thể hiện trong Hình 10. Một thiết bị như vậy có thể được mua trong các cửa hàng trực tuyến. Giá của vấn đề là 140 ... 300 rúp: tất cả phụ thuộc vào trí tưởng tượng và sự kiêu ngạo của người bán.
Hình 10. Bộ điều chỉnh dòng điện SSC0018
Các thông số kỹ thuật ổn định được thể hiện trong Hình 11.
Hình 11. Đặc tính kỹ thuật của bộ ổn định hiện tại SSC0018
Ban đầu, bộ ổn định dòng SSC0018 được phát triển để sử dụng cho đèn downlight LED, nhưng cũng có thể được sử dụng để sạc pin nhỏ. Sử dụng SSC0018 khá đơn giản.
Điện trở tải ở đầu ra của bộ ổn định hiện tại có thể bằng 0, bạn có thể chỉ cần đoản mạch các đầu ra. Rốt cuộc, chất ổn định và nguồn hiện tại không sợ ngắn mạch. Trong trường hợp này, dòng điện đầu ra sẽ được đánh giá. Chà, nếu bạn đặt 20mA, thì sẽ rất nhiều.
Từ những điều đã nói ở trên, chúng ta có thể kết luận rằng một milimét dòng điện trực tiếp có thể được kết nối trực tiếp với đầu ra của bộ ổn định dòng điện. Một kết nối như vậy nên được bắt đầu từ giới hạn đo lớn nhất, bởi vì không ai biết dòng điện nào được quy định ở đó. Tiếp theo, chỉ cần xoay điện trở điều chỉnh để đặt dòng điện yêu cầu. Trong trường hợp này, tất nhiên, đừng quên kết nối bộ ổn định hiện tại SSC0018 với nguồn điện. Hình 12 cho thấy sơ đồ nối dây SSC0018 để cấp nguồn cho đèn LED được kết nối song song.
Hình 12. Kết nối để cấp nguồn cho đèn LED được kết nối song song
Tất cả mọi thứ ở đây là rõ ràng từ sơ đồ. Đối với bốn đèn LED có dòng tiêu thụ 20 mA, mỗi đầu ra của bộ ổn định phải được đặt thành dòng điện 80 mA. Trong trường hợp này, ở đầu vào của bộ ổn định SSC0018, cần thêm một chút điện áp so với điện áp rơi trên một đèn LED, như đã đề cập ở trên. Tất nhiên, một điện áp lớn hơn là phù hợp, nhưng điều này sẽ chỉ dẫn đến việc làm nóng thêm chip ổn định.
Ghi chú. Nếu, để giới hạn dòng điện bằng điện trở, điện áp của nguồn điện nên hơi vượt quá tổng điện áp ở đèn LED, chỉ hai volt, thì đối với hoạt động bình thường của bộ ổn định dòng SSC0018 thì mức vượt quá này sẽ cao hơn một chút. Không ít hơn 3 ... 4V, nếu không, phần tử điều chỉnh của bộ ổn định đơn giản sẽ không mở.
Hình 13 cho thấy kết nối của bộ ổn định SSC0018 khi sử dụng vòng hoa của một số đèn LED được kết nối loạt.
Hình 13. Cấp nguồn cho Chuỗi nối tiếp thông qua Bộ ổn định SSC0018
Hình này được lấy từ tài liệu kỹ thuật, vì vậy hãy thử tính số lượng đèn LED trong vòng hoa và điện áp không đổi cần thiết từ nguồn điện.
Dòng điện được chỉ ra trên sơ đồ, 350mA, cho phép chúng ta kết luận rằng vòng hoa được lắp ráp từ đèn LED trắng mạnh mẽ, bởi vì, như đã đề cập ở trên, mục đích chính của bộ ổn định SSC0018 là nguồn sáng. Điện áp rơi trên đèn LED trắng nằm trong khoảng 3 ... 3.7V. Để tính toán, bạn nên lấy giá trị tối đa 3,7V.
Điện áp đầu vào tối đa của bộ ổn định SSC0018 là 50V. Trừ đi giá trị 5V này, cần thiết cho chính bộ ổn định, vẫn là 45V. Điện áp này có thể được "chiếu sáng" 45 / 3.7 = 12.1621621 ... đèn LED. Rõ ràng, điều này nên được làm tròn thành 12.
Số lượng đèn LED có thể ít hơn. Sau đó, điện áp đầu vào sẽ phải giảm (trong khi dòng điện đầu ra sẽ không thay đổi, nó sẽ duy trì 350mA khi được điều chỉnh), tại sao tôi phải cung cấp 50V cho 3 đèn LED, thậm chí là đèn LED mạnh? Sự nhạo báng như vậy có thể kết thúc trong thất bại, bởi vì đèn LED mạnh mẽ không có nghĩa là rẻ tiền. Điện áp nào sẽ được yêu cầu để kết nối ba đèn LED mạnh mẽ cho những người muốn, nhưng chúng luôn có thể được tìm thấy, họ có thể tự tính toán.
Ổn định dòng điều chỉnh thiết bị SSC0018 khá tốt. Nhưng toàn bộ câu hỏi là, nó luôn luôn cần thiết? Và giá của thiết bị có phần khó hiểu. Điều gì có thể là cách thoát khỏi tình huống này? Mọi thứ rất đơn giản. Một bộ điều chỉnh dòng tuyệt vời được lấy từ các bộ ổn áp điện áp tích hợp, ví dụ, dòng 78XX hoặc LM317.
Để tạo ra một bộ ổn định hiện tại dựa trên bộ ổn áp, chỉ cần 2 phần. Trên thực tế, bản thân bộ ổn định và một điện trở duy nhất, điện trở và công suất sẽ giúp tính toán chương trình StabDesign, một ảnh chụp màn hình được thể hiện trong Hình 14.
Vẽ 14. Việc tính toán bộ ổn định hiện tại bằng chương trình StabDesign.
Chương trình không yêu cầu giải thích đặc biệt. Trong menu thả xuống Loại, loại bộ ổn định được chọn, trong dòng Iн, dòng điện yêu cầu được đặt và nhấn nút Tính toán. Kết quả là điện trở của điện trở R1 và công suất của nó. Trong hình, phép tính được thực hiện với dòng điện 20 mA.Đây là trường hợp khi các đèn LED được kết nối nối tiếp. Đối với kết nối song song, dòng điện được tính theo cách tương tự như trong Hình 12.
Vòng hoa LED được kết nối thay vì điện trở Rн, tượng trưng cho tải của bộ ổn định hiện tại. Thậm chí có thể kết nối chỉ một đèn LED. Trong trường hợp này, cực âm được kết nối với một dây chung và cực dương với điện trở R1.
Điện áp đầu vào của bộ ổn định dòng điện được xem xét nằm trong khoảng 15 ... 39V, vì bộ ổn định 7812 có điện áp ổn định là 12 V được sử dụng.
Dường như đây là phần cuối của câu chuyện về đèn LED. Nhưng cũng có dải đèn LED, sẽ được thảo luận trong bài viết tiếp theo.
Tiếp tục bài viết: Ứng dụng dải LED
Boris Aladyshkin
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: