Благодаря таким своим свойствам как: низкое энергопотребление, малые габариты и простота необходимых для работы вспомогательных цепей, светодиоды (имеются ввиду светодиоды видимого диапазона длин волн) получили очень широкое распространение в радиоэлектронной аппаратуре самого разного назначения. Используются они в первую очередь как универсальные устройства индикации режимов работы или устройства аварийной индикации. Реже (обычно только в радиолюбительской практике) встречаются светодиодные автоматы световых эффектов и светодиодные информационные панели (табло). Для нормального функционирования любого светодиода достаточно обеспечить протекание через него в прямом направлении тока не превышающего максимально допустимый для применяемого прибора. Если величина этого тока не будет слишком низкой, светодиод будет светиться. Для управления состоянием светодиода необходимо обеспечить регулировку (коммутацию) в цепи протекания тока. Это можно сделать с помощью типовых последовательных или параллельных схем коммутации (на транзисторах, диодах и т.п.). Примеры таких схем приведены на рис. 3.7-1, 3.7-2.
Рис. 3.7-1. Способы управления состоянием светодиода с помощью транзисторных ключей
Рис. 3.7-2. Способы управления состоянием светодиода от цифровых микросхем ТТЛ
Примером применения светодиодов в цепях сигнализации могут служить следующие две простые схемы индикаторов сетевого напряжения (рис. 3.7-3, 3.7-4). Схема на рис. 3.7-3 предназначена для индикации наличия в бытовой сети переменного напряжения. Ранее в подобных устройствах обычно использовались малогабаритные неоновые лампочки. Но светодиоды в этом отношении гораздо более практичны и технологичны. В данной схеме ток через светодиод проходит только во время одной полуволны входного переменного напряжения (во время второй полуволны светодиод шунтируется работающим в прямом направлении стабилитроном). Этого оказывается достаточно для нормального восприятия человеческим глазом света от светодиода как непрерывного излучения. Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается несколько большим, чем прямое падение напряжения на используемом светодиоде. Емкость конденсатора \(C1\) зависит от требуемого прямого тока через светодиод.
Рис. 3.7-3. Индикатор наличия сетевого напряжения
На трех светодиодах выполнено устройство, информирующее об отклонениях сетевого напряжения от номинального значения (рис. 3.7-4). Здесь также свечение светодиодов происходит только во время одного полупериода входного напряжения. Коммутация светодиодов осуществляется через включенные последовательно с ними динисторы. Светодиод \(HL1\) горит всегда, когда сетевое напряжение присутствует, два пороговых устройства на динисторах и делителях напряжения на резисторах обеспечивают включение двух других светодиодов только при достижении входным напряжением установленного порога срабатывания. Если их отрегулировать так, чтобы при нормальном напряжении в сети горели светодиоды \(HL1\), \(HL2\), то при повышенном напряжении будет загораться и светодиод \(HL3\), а при понижении напряжения в сети будет гаснуть светодиод \(HL2\). Входной ограничитель напряжения на \(VD1\), \(VD2\) предотвращает выход устройства из строя при значительном превышении нормального значения напряжения в сети.
Рис. 3.7-4. Индикатор уровня сетевого напряжения
Схема на рис. 3.7-5 предназначена для сигнализации о перегорании предохранителя. Если предохранитель \(FU1\) цел, падение напряжения на нем очень мало, и светодиод не светится. При перегорании предохранителя напряжение питания через незначительное сопротивление нагрузки прикладывается к цепи индикатора, и светодиод загорается. Резистор \(R1\) выбирается из условия, что через светодиод будет протекать требуемый ток. Не все виды нагрузок могут подойти для данной схемы.
Рис. 3.7-5. Светодиодный индикатор перегорания предохранителя
Устройство индикации перегрузки стабилизатора напряжения представлено на рис. 3.7‑6. В нормальном режиме работы стабилизатора напряжение на базе транзистора \(VT1\) стабилизировано стабилитроном \(VD1\) и примерно на 1 В больше, чем на эмиттере, поэтому транзистор закрыт и горит сигнальный светодиод \(HL1\). При перегрузке стабилизатора выходное напряжение уменьшается, стабилитрон выходит из режима стабилизации и напряжение на базе \(VT1\) уменьшается. Поэтому транзистор открывается. Поскольку прямое напряжение на включенном светодиоде \(HL1\) больше, чем на \(HL2\) и транзисторе, в момент открывания транзистора светодиод \(HL1\) гаснет, а \( HL2\) — включается. Прямое напряжение на зеленом светодиоде \(HL1\) приблизительно на 0,5 В больше, чем на красном светодиоде \(HL2\), поэтому максимальное напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора \(VT1\) должно быть меньше 0,5 В. Резистор R1 ограничивает ток через светодиоды, а резистор \(R2\) определяет ток через стабилитрон \(VD1\).
Рис. 3.7-6. Индикатор состояния стабилизатора
Схема простого пробника, позволяющего определять характер (постоянное или переменное) и полярность напряжения в диапазоне 3…30 В для постоянного и 2,1…21 В для действующего значения переменного напряжения приведена на рис. 3.7-7. Основу пробника составляет стабилизатор тока на двух полевых транзисторах, нагруженный на встречно-параллельно включенные светодиоды. Если на клемму \(XS1\) подается положительный потенциал, а на \(XS2\) — отрицательный, то загорается светодиод HL2, если наоборот — светодиод \(HL1\). Когда на входе переменное напряжение, зажигаются оба светодиода. Если ни один из светодиодов не горит, это означает, что входное напряжение менее 2 В. Потребляемый устройством ток не превышает 6 мА.
Рис. 3.7-7. Простой пробник-индикатор характера и полярности напряжения
На рис. 3.7-8 дана схема еще одного простого пробника со светодиодной индикацией. Он используется для проверки логического уровня в цифровых цепях, построенных на микросхемах ТТЛ. В исходном состоянии, когда к клемме \(XS1\) ничего не подключено, светодиод \(HL1\) светится слабо. Его режим задается установкой соответствующего напряжения смещения на базе транзистора \(VT1\). Если на вход будет подано напряжение низкого уровня, транзистор закроется, и светодиод погаснет. При наличии на входе напряжения высокого уровня транзистор открывается, яркость свечения светодиода становится максимальной (ток ограничен резистором \(R3\)). При проверке импульсных сигналов яркость HL1 возрастает, если в последовательности сигналов преобладает напряжение высокого уровня, и убывает, если преобладает напряжение низкого уровня. Питание пробника можно осуществлять как от источника питания проверяемого устройства, так и от отдельного источника питания.
Рис. 3.7-8. Пробник-индикатор логического уровня ТТЛ
Более совершенный пробник (рис. 3.7-9) содержит два светодиода и позволяет не только оценивать логические уровни, но и проверять наличие импульсов, оценивать их скважность и определять промежуточное состояние между напряжениями высокого и низкого уровней. Пробник состоит из усилителя на транзисторе \(VT1\), повышающего его входное сопротивление, и двух ключей на транзисторах \(VT2\), \(VT3\). Первый ключ управляет светодиодом \(HL1\), имеющим зеленый цвет свечения, второй — светодиодом \(HL2\), имеющим красный цвет свечения. При входном напряжении 0,4…2,4 В (промежуточное состояние) транзистор \(VT2\) открыт, светодиод \(HL1\) выключен. В то же время закрыт и транзистор \(VT3\), поскольку падение напряжения на резисторе \(R3\) недостаточно для полного открывания диода \(VD1\) и создания требуемого смещения на базе транзистора. Поэтому \(HL2\) тоже не светится. Когда входное напряжение становится меньше 0,4 В, транзистор \(VT2\) закрывается, загорается светодиод \(HL1\), индицируя наличие логического нуля. При напряжении на входе более 2,4 В открывается транзистор \(VT3\), включается светодиод \(HL2\), индицируя наличие логической единицы. Если на вход пробника подано импульсное напряжение, скважность импульсов можно оценить по яркости свечения того или иного светодиода.
Рис. 3.7-9. Улучшенный вариант пробника-индикатора логического уровня ТТЛ
Еще один вариант пробника представлен на рис. 3.7-10. Если клемма \(XS1\) никуда не подсоединена, все транзисторы закрыты, светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не работают. На эмиттер транзистора \(VT2\) с делителя \(R2-R4\) поступает напряжение около 1,8 В, на базу \(VT1\) — около 1,2 В. Если на вход пробника подать напряжение выше 2,5 В, напряжение смещения база-эмиттер транзистора \(VT2\) превысит 0,7 В, он откроется и своим коллекторным током откроет транзистор \(VT3\). Светодиод \(HL1\) включится, индицируя состояние логической единицы. Ток коллектора \(VT2\), примерно равный току его эмиттера, ограничивается резисторами \(R3\) и \(R4\). При превышении напряжением на входе уровня 4,6 В (что возможно при проверке выходов схем с открытым коллектором) транзистор \(VT2\) входит в режим насыщения, и если не ограничить ток базы \(VT2\) резистором \(R1\), транзистор \(VT3\) закроется и светодиод \(HL1\) выключится. При уменьшении напряжения на входе ниже 0,5 В открывается транзистор \(VT1\), его коллекторный ток открывает транзистор \(VT4\), включается \(HL2\), индицируя состояние логического нуля. С помощью резистора \(R6\) регулируется яркость свечения светодиодов. Подбором резисторов \(R2\) и \(R4\) можно установить необходимые пороги включения светодиодов.
Рис. 3.7-10. Пробник-индикатор логического уровня на четырех транзисторах
Для индикации точной настройки в радиоприемниках часто применяются простые устройства, содержащие один, а иногда и несколько, светодиодов разного цвета свечения. Схема экономичного светодиодного индикатор настройки для приемника с питанием от батареек приведена на рис. 3.7-11. Ток потребления устройства не превышает 0,6 мА в отсутствие сигнала, а при точной настройке составляет 1 мА. Высокая экономичность достигается за счет питания светодиода импульсным напряжением (т.е. светодиод не светится непрерывно, а часто мигает, однако из-за инерционности зрения такое мерцание не заметно на глаз). Генератор импульсов выполнен на однопереходном транзисторе \(VT3\). Генератор вырабатывает импульсы длительностью около 20 мс, следующие с частотой 15 Гц. Эти импульсы управляют работой ключа на транзисторе \(DA1.2\) (один из транзисторов микросборки \(DA1\)). Однако в отсутствие сигнала светодиод не включается, так как при этом сопротивление участка эмиттер-коллектор транзистора \(VT2\) велико. При точной настройке транзистор \(VT1\), а за ним и \(DA1.1\) и \(VT2\) откроются настолько, что в моменты, когда открыт транзистор \(DA1.2\), будет загораться светодиод \(HL1\). Чтобы уменьшить потребляемый ток, эмиттерная цепь транзистора \(DA1.1\) подключена к коллектору транзистора \(DA1.2\), благодаря чему последние два каскада (\(DA1.2\), \(VT2\)) также работают в ключевом режиме. При необходимости подбором резистора \(R4\) можно добиться слабого начального свечения светодиода \(HL1\). В этом случае он выполняет и функцию индикатора включения приемника.
Рис. 3.7-11. Экономичный светодиодный индикатор настройки
Экономичные светодиодные индикаторы могут понадобиться не только в радиоприемниках с батарейным питанием, но и во множестве других носимых устройств. На рис. 3.7‑12, 3.7‑13, 3.7‑14 приведено несколько схем таких индикаторов. Все они работают по уже описанному импульсному принципу и по сути представляют собой экономичные генераторы импульсов, нагруженные на светодиод. Частота генерации в таких схемах выбирается достаточно низкой, фактически на границе зрительного восприятия, когда мигания светодиода начинают отчетливо восприниматься человеческим глазом.
Рис. 3.7-12. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном транзисторе
Рис. 3.7-13. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном и биполярном транзисторах
Рис. 3.7-14. Экономичный светодиодный индикатор на двух биполярных транзисторах
В УКВ ЧМ приемниках для индикации настройки можно применять три светодиода. Для управления таким индикатором используется сигнал с выхода ЧМ детектора, в котором постоянная составляющая положительна при незначительной расстройке в одну сторону от частоты станции и отрицательна при незначительной расстройке в другую сторону. На рис. 3.7-15 приведена схема простого индикатора настройки, работающего по описанному принципу. Если напряжение на входе индикатора близко к нулю, то все транзисторы закрыты и светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не излучают, а через \(HL3\) при этом протекает ток, определяемый напряжением питания и сопротивлением резисторов \(R4\) и \(R5\). При указанных на схеме номиналах он примерно равен 20 мА. Как только на входе индикатора появляется напряжение, превышающее 0,5 В, транзистор \(VT1\) открывается и включается светодиод \(HL1\). Одновременно открывается транзистор \(VT3\), он шунтирует светодиод \(HL3\), и тот гаснет. Если напряжение на входе отрицательное, но по абсолютному значению больше 0,5 В, то включается светодиод \(HL2\), а \(HL3\) выключается.
Рис. 3.7-15. Индикатор настройки для УКВ-ЧМ приемника на трех светодиодах
Схема еще одного варианта простого индикатора точной настройки для УКВ ЧМ приемника представлена на рис. 3.7-16.
Рис. 3.7-16. Индикатор настройки для УКВ ЧМ приемника (вариант 2)
В магнитофонах, низкочастотных усилителях, эквалайзерах и т.п. находят применение светодиодные индикаторы уровня сигнала. Число индицируемых такими индикаторами уровней может варьироваться от одного-двух (т.е. контроль типа “сигнал есть – сигнала нет”) до нескольких десятков. Схема двухуровнего двухканального индикатора уровня сигнала приведена на рис. 3.7‑17. Каждая из ячеек \(A1\), \(A2\) выполнена на двух транзисторах разной структуры. При отсутствии сигнала на входе оба транзистора ячеек закрыты, поэтому светодиоды \(HL1\), \(HL2\) не горят. В таком состоянии устройство находится до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны контролируемого сигнала не превысит примерно на 0,6 В постоянное напряжение на эмиттере транзистора \(VT1\) в ячейке \(A1\), заданное делителем \(R2\), \(R3\). Как только это произойдет, транзистор \(VT1\) начнет открываться, в цепи коллектора появится ток, а поскольку он в то же время является и током эмиттерного перехода транзистора \(VT2\), транзистор \(VT2\) тоже начнет открываться. Возрастающее падение напряжения на резисторе \(R6\) и светодиоде \(HL1\) приведет к увеличению тока базы транзистора \(VT1\), и он откроется еще больше. В результате очень скоро оба транзистора окажутся полностью открыты и светодиод \(HL1\) включится. При дальнейшем росте амплитуды входного сигнала аналогичный процесс протекает в ячейке \(A2\), после чего загорается светодиод \(HL2\). С уменьшением уровня сигнала ниже установленных порогов срабатывания ячейки возвращаются в исходное состояние, светодиоды гаснут (сначала \(HL2\), затем \(HL1\)). Гистерезис не превышает 0,1 В. При указанных в схеме значениях сопротивлений, ячейка \(A1\) срабатывает при амплитуде входного сигнала примерно 1,4 В, ячейка \(A2\) — 2 В.
Рис. 3.7-17. Двухканальный индикатор уровня сигнала
Многоканальный индикатор уровня на логических элементах представлен на рис. 3.7‑18. Такой индикатор можно применять, например, в усилителе НЧ (организовав из ряда светодиодов индикатора световую шкалу). Диапазон входного напряжения этого устройства может колебаться от 0,3 до 20 В. Для управления каждым светодиодом используется \(RS\)-триггер, собранный на элементах 2И‑НЕ. Пороги срабатывания этих триггеров задаются резисторами \(R2\), \(R4-R16\). На линию “сброс” периодически должен подаваться импульс гашения светодиодов (разумным будет подавать такой импульс с периодичностью 0,2…0,5 с).
Рис. 3.7-18. Многоканальный индикатор уровня НЧ сигнала на \(RS\)-триггерах
Приведенные выше схемы индикаторов уровня обеспечивали резкое срабатывание каждого канала индикации (т.е. светодиод в них либо светится с заданным режимом яркости, либо погашен). В шкальных индикаторах (линия последовательно срабатывающих светодиодов) такой режим работы совсем не обязателен. Поэтому для этих устройств могут использоваться более простые схемы, в которых управление светодиодами осуществляется не отдельно по каждому каналу, а совместно. Последовательное включение ряда светодиодов при увеличении уровня входного сигнала достигается за счет последовательного включения делителей напряжения (на резисторах или других элементах). В таких схемах происходит постепенное увеличение яркости свечения светодиодов при нарастании уровня входного сигнала. При этом для каждого светодиода устанавливается свой токовый режим, такой, что свечение указанного светодиода визуально наблюдается только при достижении входным сигналом соответствующего уровня (при дальнейшем увеличении уровня входного сигнала светодиод горит все более ярко, но до определенного предела). Простейший вариант индикатора, работающего по описанному принципу приведен на рис. 3.7-19.
Рис. 3.7-19. Простой индикатор уровня сигнала НЧ
При необходимости увеличения количества уровней индикации и повышения линейности индикатора схема включения светодиодов должна быть несколько изменена. Подойдет, например, индикатор по схеме рис. 3.7-20. В нем, кроме прочего, имеется и достаточно чувствительный входной усилитель, обеспечивающий работу как от источника постоянного напряжения, так и от сигнала звуковой частоты (при этом индикатор управляется только положительными полуволнами входного переменного напряжения).
Рис. 3.7-20. Линейный индикатор уровня со светодиодной шкалой
|
Схема подключения светодиода
электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)
Схема подключения светодиода очень проста. Это можно видеть на рисунке 1. Однако, для того чтобы правильно подключить светодиод необходимо произвести некоторые расчеты.
Как видно из приведенной схемы светодиод (VD) подключается последовательно c резистором (R), образуя с ним делитель напряжения. Также резистор можно рассматривать как элемент, обеспечивающий номинальный рабочий ток светодиода.
Для расчета величины его сопротивления нам необходимо знать:
- падение напряжения на светодиоде (Uvd),
- уже упомянутый его рабочий ток (Iраб).
Если подходить строго, то эти значения следует брать из паспорта светодиода, но для дальнейших примеров я приму их за 2 Вольта (В) и 15 милиАмпер (мА) соответственно. Это достаточно реальные величины.
Далее берем закон Ома и на его основании пишем формулу:
R=U/I=(Uпит-Uvd)/Iраб=(Uпит-2)/15
Заметьте, я указал ток в мА, поэтому сопротивление получится в килоОмах (кОм). Для небольших токов так удобнее. Остается определиться с напряжением питания. Для 12 Вольт сопротивление резистора будет:
R=(12-2)/15=0,666 кОм. Ближайшее по ряду, если не ошибаюсь, 0,68 кОм или 680 ом. Округлять надо в большую сторону.
Кроме того, надо определить мощность, рассеиваемую резистором:
P=I*U=I2*R=152*0,68=153. Ток берем в мА, сопротивление в кОм, мощность получаем в милиВаттах (мВт). Ближайшая по ряду, округленная в большую сторону мощность резистора составляет 0,250 Вт.
Обратили внимание не некоторую некорректность? Расчетное значение сопротивления мы округлили в большую сторону, значит ток в цепи будет меньше, то есть мы получили завышенное значение мощности. Желающие могут посчитать точно, но разница будет незначительная.
Примем эту схему за базовую и на ее основе рассмотрим варианты подключения нескольких светодиодов:
Параллельное подключение светодиодов (рис.2) большинством специалистов не рекомендуется по следующим основным объективным причинам:
- из-за разброса параметров токи, протекающие через светодиоды, будут различны, что может привести к выходу из строя того светодиода, где окажется превышенным максимально допустимое значение тока,
- при неисправности любого светодиода (обрыв) его ток поделится между оставшимися, далее по сценарию предыдущего пункта. Потом цепная реакция и вся линейка выходит из строя.
- ток потребления такой схемы равен сумме токов всех светодиодов, то есть при их значительном количестве имеет достаточно большое значение.
Негативные последствия такого подключения можно отчасти избежать, если уменьшить рабочий ток процентов на 30% от номинального, правда яркость сечения светодиодов при этом снизится.
Если сказанное Вас не пугает можете рассчитать сопротивление и мощность резистора по приведенной ранее методике при условии что Iраб=Ivd1+…+Ivdn или просто умножьте ток любого светодиода на их количество. Почему? Потому, что для этих двух случаев светодиоды должны иметь максимально близкие параметры, то есть быть однотипными, кроме того, желательно из одной партии.
Последовательное подключение светодиодов (рис.3) более корректно, недостатком может явиться разная яркость их свечения (опять же из за разброса параметров).
Кстати, такое соединение используется в светодиодной ленте.
Для расчета этой схемы следует взять Uvd=Uvd1+…+Uvdn
Еще одно, общее для всех схем подключения ограничение, Uvd должно быть меньше Uпит на величину, позволяющую установить токоограничивающий резистор.
Например, для схемы на рис.3 при напряжении питания 12В и падении напряжения на светодиоде 2В можно взять пять светодиодов, суммарным падением напряжения 10В. Если их будет 6 штук, то Ur =0, что означает отсутствие резистора, а такого быть не должно.
Последнее, как быть, если при последовательном соединении не удается соблюсти указанное условие?
Выход – использовать смешанное подключение (рис.4). Расчет схемы в этом случае производится для каждой последовательной цепи подключения, а при одинаковом количестве светодиодов и их типов в каждой цепи расчет можно сделать один раз для любой последовательной группы светодиодов.
Напоминаю – все светодиоды должны быть однотипные, по крайней мере, для общей последовательной цепи.
© 2012-2021 г. Все права защищены.
Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов
Стабилизатор тока светодиода, схемы
См. также: Электронный балласт для светодиодной лампы. Схемотехника.
Статья-ликбез по стабилизаторам тока светодиодов и не только. Рассматриваются схемы линейных и импульсных стабилизаторов тока.
Стабилизатор тока для светодиода устанавливается во многие конструкции светильников. Светодиоды, как и все диоды имеют нелинейную вольт-амперную характеристику. Это означает, что при изменении напряжения на светодиоде, ток изменяется непропорционально. По мере увеличения напряжения, сначала ток растёт очень медленно, светодиод при этом не светится. Затем, при достижении порогового напряжения, светодиод начинает светиться и ток возрастает очень быстро. При дальнейшем увеличении напряжения, ток возрастает катастрофически и светодиод сгорает.
Пороговое напряжение указывается в характеристиках светодиодов, как прямое напряжение при номинальном токе. Номинальный ток для большинства маломощных светодиодов – 20 мА. Для мощных светодиодов освещения, номинальный ток может быть больше – 350 мА или более. Кстати, мощные светодиоды выделяют тепло и должны быть установлены на теплоотвод.
Для правильной работы светодиода, его надо питать через стабилизатор тока. Зачем? Дело в том, что пороговое напряжение светодиода имеет разброс. Разные типы светодиодов имеют разное прямое напряжение, даже однотипные светодиоды имеют разное прямое напряжение – это указано в характеристиках светодиода как минимальное и максимальное значения. Следовательно, два светодиода, подключенные к одному источнику напряжения по параллельной схеме будут пропускать разный ток. Этот ток может быть настолько разным, что светодиод может раньше выйти из строя или сгореть сразу. Кроме того, стабилизатор напряжения также имеет дрейф параметров (от уровня первичного питания, от нагрузки, от температуры, просто по времени). Следовательно, включать светодиоды без устройств выравнивания тока – нежелательно. Различные способы выравнивания тока рассмотрены отдельно. В этой статье рассматриваются устройства, устанавливающие вполне определённый, заданный ток – стабилизаторы тока.
Типы стабилизаторов тока
Стабилизатор тока устанавливает заданный ток через светодиод вне зависимости от приложенного к схеме напряжения. При увеличении напряжения на схеме выше порогового уровня, ток достигает установленного значения и далее не изменяется. При дальнейшем увеличении общего напряжения, напряжение на светодиоде перестаёт меняться, а напряжение на стабилизаторе тока растёт.
Поскольку напряжение на светодиоде определяется его параметрами и в общем случае неизменно, то стабилизатор тока можно назвать также стабилизатором мощности светодиода. В простейшем случае, выделяемая устройством активная мощность (тепло) распределяется между светодиодом и стабилизатором пропорционально напряжению на них. Такой стабилизатор называется линейным. Также существуют более экономичные устройства – стабилизаторы тока на базе импульсного преобразователя (ключевого преобразователя или конвертера). Они называются импульсными, поскольку внутри себя прокачивают мощность порциями – импульсами по мере необходимости для потребителя. Правильный импульсный преобразователь потребляет мощность непрерывно, внутри себя передаёт её импульсами от входной цепи к выходной и выдаёт мощность в нагрузку уже опять непрерывно.
Линейный стабилизатор тока
Линейный стабилизатор тока греется тем больше, чем больше приложено к нему напряжение. Это его основной недостаток. Однако, он имеет ряд преимуществ, например:
- Линейный стабилизатор не создаёт электромагнитных помех
- Прост по конструкции
- Имеет низкую стоимость в большинстве применений
Поскольку импульсный преобразователь не бывает абсолютно эффективным, существуют приложения, когда линейный стабилизатор имеет сравнимую или даже большую эффективность – когда входное напряжение лишь немного превышает напряжение на светодиоде. Кстати, при питании от сети, часто используется трансформатор, на выходе которого устанавливается линейный стабилизатор тока. То есть, сначала напряжение снижается до уровня, сравнимого с напряжением на светодиоде, а затем, с помощью линейного стабилизатора устанавливается необходимый ток.
В другом случае, можно приблизить напряжение светодиода к напряжению питания – соединить светодиоды в последовательную цепочку. Напряжение на цепочке будет равняться сумме напряжений на каждом светодиоде.
Схемы линейных стабилизаторов тока
Самая простая схема стабилизатора тока – на одном транзисторе (схема “а”). Поскольку транзистор – это усилитель тока, то его выходной ток (ток коллектора) больше тока управления (ток базы) в h21 раз (коэффициент усиления). Ток базы можно установить с помощью батарейки и резистора, или с помощью стабилитрона и резистора (схема “б”). Однако такую схему трудно настраивать, полученный стабилизатор будет зависеть от температуры, кроме того, транзисторы имеют большой разброс параметров и при замене транзистора, ток придётся подбирать снова. Гораздо лучше работает схема с обратной связью “в” и “г”. Резистор R в схеме выполняет роль обратной связи – при увеличении тока, напряжение на резисторе возрастает, тем самым запирает транзистор и ток снижается. Схема “г”, при использовании однотипных транзисторов, имеет бóльшую температурную стабильность и возможность максимально уменьшить номинал резистора, что снижает минимальное напряжение стабилизатора и выделение мощности на резисторе R.
Стабилизатор тока можно выполнить на базе полевого транзистора с p-n переходом (схема “д”). Напряжение затвор-исток устанавливает ток стока. При нулевом напряжении затвор-исток, ток через транзистор равен начальному току стока, указанному в документации. Минимальное напряжение работы такого стабилизатора тока зависит от транзистора и достигает 3 вольт. Некоторые производители электронных компонентов выпускают специальные устройства – готовые стабилизаторы с фиксированным током, собранные по такой схеме – CRD (Current Regulating Devices) или CCR (Constant Current Regulator) . Некоторые называют его диодным стабилизатором, поскольку в обратном включении он работает как диод.
Компания On Semiconductor выпускает линейный стабилизатор серии NSIxxx, например NSIC2020B, который имеет два вывода и для увеличения надежности, имеет отрицательный температурный коэффициент – при увеличении температуры, ток через светодиоды снижается.
Импульсный стабилизатор тока
Стабилизатор тока на базе импульсного преобразователя по конструкции очень похож на стабилизатор напряжения на базе импульсного преобразователя, но контролирует не напряжение на нагрузке, а ток через нагрузку. При снижении тока в нагрузке, он подкачивает мощность, при увеличении – снижает. Наиболее распространённые схемы импульсных преобразователей имеют в своём составе реактивный элемент – дроссель, который с помощью коммутатора (ключа) подкачивается порциями энергии от входной цепи (от входной ёмкости) и в свою очередь передаёт её нагрузке. Кроме очевидного преимущества экономии энергии, импульсные преобразователи обладают рядом недостатков, с которыми приходится бороться различными схемотехническими и конструктивными решениями:
- Импульсный конвертер производит электрические и электромагнитные помехи
- Имеет как правило сложную конструкцию
- Не обладает абсолютной эффективностью, то есть тратит энергию для собственной работы и греется
- Имеет чаще всего бóльшую стоимость, по сравнению, например, с трансформаторными плюс линейными устройствами
Поскольку экономия энергии во многих приложениях является решающей, разработчики компонентов, схемотехники стараются снизить влияние этих недостатков, и, зачастую, преуспевают в этом.
Схемы импульсных преобразователей
Поскольку стабилизатор тока основан на импульсном преобразователе, рассмотрим основные схемы импульсных преобразователей. Каждый импульсный преобразователь имеет ключ, элемент, который может находиться только в двух состояниях – включенном и выключенном. В выключенном состоянии, ключ не проводит ток и, соответственно, на нём не выделяется мощность. Во включенном состоянии, ключ проводит ток, но имеет очень малое сопротивление (в идеале – равное нулю), соответственно на нём выделяется мощность, близкая к нулю. Таким образом, ключ может передавать порции энергии от входной цепи к выходной практически без потерь мощности. Однако, вместо стабильного тока, какой можно получить от линейного источника питания, на выходе такого ключа будет импульсное напряжение и ток. Для того, чтобы получить снова стабильные напряжение и ток, можно поставить фильтр.
С помощью обычного RC фильтра можно получить результат, однако, эффективность такого преобразователя не будет лучше линейного, поскольку вся избыточная мощность выделится на активном сопротивлении резистора. Но если использовать вместо RC – LC фильтр (схема “б”), то, благодаря “специфическим” свойствам индуктивности, потерь мощности можно избежать. Индуктивность обладает полезным реактивным свойством – ток через неё возрастает постепенно, подаваемая на него электрическая энергия преобразуется в магнитную и накапливается в сердечнике. После выключения ключа, ток в индуктивности не пропадает, напряжение на индуктивности меняет полярность и продолжает заряжать выходной конденсатор, индуктивность становится источником тока через обводной диод D. Такая индуктивность, предназначенная для передачи мощности, называется дросселем. Ток в дросселе правильно работающего устройства присутствует постоянно – так называемый неразрывный режим или режим непрерывного тока (в западной литературе такой режим называется Constant Current Mode – CCM). При снижении тока нагрузки, напряжение на таком преобразователе возрастает, энергия, накапливаемая в дросселе снижается и устройство может перейти в разрывный режим работы, когда ток в дросселе становится прерывистым. При таком режиме работы резко повышается уровень помех, создаваемых устройством. Некоторые преобразователи работают в пограничном режиме, когда ток через дроссель приближается к нулю (в западной литературе такой режим называется Border Current Mode – BCM). В любом случае, через дроссель течет значительный постоянный ток, что приводит к намагничиванию сердечника, в связи с чем, дроссель выполняется особой конструкции – с разрывом или с использованием специальных магнитных материалов.
Стабилизатор на базе импульсного преобразователя имеет устройство, регулирующее работу ключа, в зависимости от нагрузки. Стабилизатор напряжения регистрирует напряжение на нагрузке и изменяет работу ключа (схема “а”). Стабилизатор тока измеряет ток через нагрузку, например с помощью маленького измерительного сопротивления Ri (схема “б”), включенного последовательно с нагрузкой.
Ключ преобразователя, в зависимости от сигнала регулятора, включается с различной скважностью. Есть два распространённых способа управления ключом – широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и токовый режим. В режиме ШИМ, сигнал ошибки управляет длительностью импульсов при сохранении частоты следования. В токовом режиме, измеряется пиковый ток в дросселе и изменяется интервал между импульсами.
В современных ключевых преобразователях в качестве ключа обычно используется MOSFET транзистор.
Понижающий преобразователь
Рассмотренный выше вариант преобразователя называется понижающим, поскольку напряжение на нагрузке всегда ниже напряжения источника питания.
Поскольку в дросселе постоянно течёт однонаправленный ток, требования к выходному конденсатору могут быть снижены, дроссель с выходным конденсатором играют роль эффективного LC фильтра. В некоторых схемах стабилизаторов тока, например для светодиодов, выходной конденсатор может отсутствовать вообще. В западной литературе понижающий преобразователь называется Buck converter.
Повышающий преобразователь
Схема импульсного стабилизатора, приведённая ниже, также работает на основе дросселя, однако дроссель всегда подключен к выходу источника питания. Когда ключ разомкнут, питание поступает через дроссель и диод на нагрузку. Когда ключ замыкается, дроссель накапливает энергию, когда ключ размыкается, возникающее на его выводах ЭДС добавляется к ЭДС источника питания и напряжение на нагрузке возрастает.
В отличие от предыдущей схемы, выходной конденсатор заряжается прерывистым током, следовательно выходной конденсатор должен быть большим, и, возможно, понадобится дополнительный фильтр. В западной литературе повышающе-понижающий преобразователь называется Boost converter.
Инвертирующий преобразователь
Еще одна схема импульсного преобразователя работает аналогично – когда ключ замыкается, дроссель накапливает энергию, когда ключ размыкается, возникающее на его выводах ЭДС будет иметь обратный знак и на нагрузке появится отрицательное напряжение.
Как и в предыдущей схеме, выходной конденсатор заряжается прерывистым током, следовательно выходной конденсатор должен быть большим, и, возможно, понадобится дополнительный фильтр. В западной литературе инвертирующий преобразователь называется Buck-Boost converter.
Прямоходовой и обратноходовой преобразователи
Наиболее часто блоки питания изготавливаются по схеме, использующей в своем составе трансформатор. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку вторичной цепи от источника питания, кроме того, эффективность блока питания на основе таких схем может достигать 98% и более. Прямоходовой преобразователь (схема “а”) передаёт энергию от источника в нагрузку в момент включенного состояния ключа. Фактически – это модифицированный понижающий преобразователь. Обратноходовой преобразователь (схема “б”) передаёт энергию от источника в нагрузку во время выключенного состояния.
В прямоходовом преобразователе трансформатор работает в обычном режиме и энергия накапливается в дросселе. Фактически – это генератор импульсов с LC фильтром на выходе. Обратноходовой преобразователь накапливает энергию в трансформаторе. То есть трансформатор совмещает свойства трансформатора и дросселя, что создаёт определённые сложности при выборе его конструкции.
В западной литературе прямоходовой преобразователь называется Forward converter. Обратноходовой – Flyback converter.
Применение импульсного конвертера в качестве стабилизатора тока
Большинство импульсных блоков питания выпускаются с стабилизацией выходного напряжения. Типичные схемы таких блоков питания, особенно мощных, кроме обратной связи по выходному напряжению, имеют схему контроля тока ключевого элемента, например резистор с малым сопротивлением. Такой контроль позволяет обеспечивать режим работы дросселя. Простейшие стабилизаторы тока используют этот элемент контроля для стабилизации выходного тока. Таким образом, стабилизатор тока оказывается даже проще стабилизатора напряжения.
Рассмотрим схему импульсного стабилизатора тока для светодиода на базе микросхемы NCL30100 от известного производителя электронных компонентов On Semiconductor:
Схема понижающего преобразователя работает в режиме неразрывного тока с внешним ключом. Схема выбрана из множества других, поскольку она показывает, насколько простой и эффективной может быть схема импульсного стабилизатора тока с внешним ключом. В приведённой схеме, управляющая микросхема IC1 управляет работой MOSFET ключа Q1. Поскольку преобразователь работает в режиме неразрывного тока, выходной конденсатор ставить необязательно. В многих схемах датчик тока устанавливается в цепи истока ключа, однако, это снижает скорость включения транзистора. В приведённой схеме датчик тока R4 установлен в цепи первичного питания, в результате схема получилась простой и эффективной. Ключ работает на частоте 700 кГц, что позволяет установить компактный дроссель. При выходной мощности 7 Ватт, входном напряжении 12 Вольт при работе на 700 мА (3 светодиода), эффективность устройства более 95%. Схема стабильно работает до 15 Ватт выходной мощности без применения дополнительных мер по отводу тепла.
Ещё более простая схема получается с использованием микросхем ключевых стабилизаторов с встроенным ключом. Например, схема ключевого стабилизатора тока светодиода на базе микросхемы CAV4201/CAT4201:
Для работы устройства мощностью до 7 Ватт необходимо всего 8 компонентов, включая саму микросхему. Импульсный стабилизатор работает в пограничном режиме тока и для его работы требуется небольшой выходной керамический конденсатор. Резистор R3 необходим при питании от 24 Вольт и выше для снижения скорости нарастания входного напряжения, хотя это несколько снижает эффективность устройства. Частота работы превышает 200 кГц и меняется в зависимости от нагрузки и входного напряжения. Это обусловлено методом регулирования – контролем пикового тока дросселя. Когда ток достигает максимального значения, ключ размыкается, когда ток снижается до нуля – включается. Эффективность устройства достигает 94%.
Назад к каталогу статей >>>
Журнал «Вестник электроники» –
Коллаборативные, то есть используемые совместно с человеком-оператором, роботизированные приложения дают существенные преимущества для производителя, поскольку способны гибко выполнять широкий спектр задач. Но при этом остаются и определенные риски.
Смена приоритетов в применяемых решениях для работы в космическом пространстве порождает спрос на недорогие разъемы, способные выдерживать жесткие условия эксплуатации.
В статье рассмотрена традиционная концепция построения сигнальных шин, приведены ее достоинства и недостатки и предложен новый вариант построения, благодаря которому удастся добиться значительных улучшений характеристик шины, экономии в массе и габаритах.
Модульные компактные сетевые трансиверы в форм-факторе QSFP-DD — это самые маленькие в отрасли 400GbE-устройства, обеспечивающие максимальную плотность расположения портов. Строгие испытания подтвердили их пригодность в качестве модулей следующего поколения с высокой скоростью и плотностью передачи.
Огонь создает реальную угрозу для чувствительных электронных устройств, используемых в центрах обработки данных, зданиях, транспортных средствах и других применениях, особенно в наше время, когда зависимость от связи постоянно растет. Новые материалы, рассматриваемые в данной статье, разработаны для защиты проводов и кабелей от огня, улучшают общую безопасность системы и предохраняют самые важные функции подключения.Человеческий организм и высокое напряжение обычно плохо совместимы, особенно в тех случаях, когда речь идет об использовании специального оборудования в медицинских учреждениях или в домашней обстановке. Для обеспечения безопасности пациентов и медицинских работников был разработан ряд стандартов, которым должно соответствовать все выпускаемое оборудование. Основополагающим стандартом в данной отрасли является стандарт IEC 60601 (ГОСТ Р МЭК 60601-1-2010) — именно он описывает главные требования для электрического и электронного оборудования, используемого в сфере здравоохранения.Несмотря на то, что первая публикация IEC 60601 датируется более чем 40-летней давностью, стандарт постоянно совершенствуется и идет в ногу со временем, учитывая последние тенденции и изменения в отрасли.В данной статье будут рассмотрены основные пункты IEC 60601, касающиеся реализации источников питания, а также новые требования современных стандартов, такие как необходимость оценки риска, и будут описаны практические способы достижения соответствия выпускаемой продукции современным требованиям.
В скором времени безопасность автоматизации будет обеспечиваться в том числе самообучающимися машинами и оборудованием. Благодаря достижениям в области искусственного интеллекта (англ. Artificial intelligence, AI) и машинного обучения (англ. machine learning, ML) роботы и другое промышленное оборудование, при функционировании которого необходимо соблюдение особых мер безопасности, смогут учиться на большом массиве соответствующих данных.
Одна из целей программы ЕС «Clean Power for Transport» (Чистая энергетика для транспорта) заключается в увеличении к 2020 году в Европе количества зарядных станций для электрических транспортирных средств, а именно электромобилей, до 500 000. Для сравнения, в 2001 году на континенте насчитывалось чуть менее 12 000 зарядных станций. Поскольку каждая точка зарядки в своей конструкции требует нескольких реле, то это открывает большие возможности для их производителей. Разумно также ожидать, что и в большинстве домов, в конечном итоге, появятся собственные зарядные станции, так что в целом это может привести к потребности рынка в миллионах реле. Однако здесь не все так просто, поэтому давайте рассмотрим правила, касающиеся этих станций, и проблемы, связанные с подбором подходящих для них реле, а также требования, предъявляемые к реле для других приложений зеленой энергетики.
Устройства с питанием от аккумулятора прочно вошли в нашу жизнь: мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки, камеры, квадрокоптеры — это лишь часть перечня устройств, используемых нами практически каждый день. То, что совсем недавно казалось волшебством, теперь стало повседневной рутиной.
В последнее время значительно увеличился интерес к системам контроля персонала, причем если раньше самым востребованным устройством была электронная проходная, то сейчас есть интерес и к определению местонахождения работника на самом предприятии. Конечно, различные считыватели на дверях позволяют на основе персональных карт сотрудников отследить местоположение с точностью до помещения, но на открытых территориях они уже бесполезны. Здесь на первый план выходят системы на базе носимых устройств с возможностью определения точных координат и дальнейшей передачи их в диспетчерский центр для …Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория
Пошаговая инструкция подключения
Большинство разновидностей диммеров подключается к системе по такому же принципу, как выключатель.
- Сначала необходимо отключить подачу электричества в квартиру на электрическом щитке.
- Затем нужно удостовериться, что электрический ток отсутствует, используя специальную отвертку-индикатор.
- Следующим шагом является снятие коробки установленного ранее выключателя. Следует выкрутить шурупы, которые обеспечивают крепление декоративной рамки выключателя, а затем устранить ее.
- После этого необходимо выкрутить винты, которые фиксируют провода, и сам механизм выключателя. Если размер светорегулятора позволяет, его можно установить в ту же монтажную коробку. После этого выполняется откручивание электропроводов и отсоединение их от переключателя. Таким образом, в монтажной коробке остается 2 свободных провода.
- Необходимо провести разбор светорегулятора. Сначала снимается регулирующий рычаг. Нужно открутить гайку, располагающуюся под рычагом, и все декоративные элементы. Фазный кабель подключается к клемме диммера. Второй кабель подсоединяется к клемме регулятора.
- После этого можно приступать к монтажу светорегулятора в коробку. Для этого сначала нужно подогнуть провода и ввести регулятор в подрозетник. После этого следует закрутить распорочные винты и приложить декоративную рамку. В последнюю очередь необходимо зафиксировать рамку винтами и установить регулирующее кольцо.
После завершения монтажа нужно включить электричество на щитке и проверить функциональность прибора.
Рекомендуем посмотреть видео по теме:
Способ регулировки освещенности
Диммер с отсечкой фазы по переднему фронту содержит триак, диак и RC-цепь
Диммеры переменного тока различаются не только исполнением, но и способом регулировки. К ним относятся:
- диммер с отсечкой по переднему фронту;
- с отсечкой по заднему фронту.
Первые – самые дешевые и простые устройства. На нагрузку подается остаток полуволны, ее первая половина срезается. При включении возникают помехи, которые могут помешать работе бытовых устройств. Такие диммеры используются для специальных светодиодных ламп. Понять, подходит ли лампочка, можно по надписям на упаковке.
Второй тип подходит под большее число ламп и работает без помех. Регулировка проводится лучше, но в определенном диапазоне не с нуля.
Виды диммеров
Самой простой разновидностью диммеров можно считать любой переменный резистор, например, известный всем ещё со школы реостат. Если включить его последовательно с лампой накаливания, то при изменении положения бегунка её яркость будет меняться. Однако применять такой диммер крайне невыгодно, поскольку он не уменьшает потребляемую мощность, а только «перетягивает» часть её на себя, превращая в тепло.
Общий вид диммера
Практичный вариант светорегулятора — автотрансформатор. Вторичная обмотка этого устройства имеет несколько пар выводов, на которых формируется различное выходное напряжение. При подключении нагрузки к той или иной паре она будет работать с различной мощностью.
Диммеры на основе автотрансформаторов имеют ряд преимуществ:
- потребляют из питающей сети только ту мощность, которая в данный момент необходима;
- независимо от соотношения входного и выходного напряжений дают на выходе синусоидальный ток практически без искажений;
- не создают помех.
Но такие приборы имеют сравнительно большие размеры и вес, а для регулировки приходится применять механические переключатели, так что применяются они сегодня только в редких случаях.
К настоящему моменту популярными стали электронные диммеры, собираемые на полупроводниковых элементах. Это компактные, невесомые приборы.
Принцип работы электронного диммера
Регулировка мощности заключается не в преобразовании напряжения, как это происходит в случае с трансформатором: диммер пропускает ток только при определённом его (напряжения) значении. Напомним, что напряжение в сети переменного тока постоянно колеблется по синусоиде от -230 В до +230В.
Электронный диммер заводского производства
То есть электронный диммер представляет собой высокочастотный выключатель, который успевает включиться и отключиться в течение каждого полупериода переменного тока. Таким образом, нагрузка оказывается подключённой к сети не всё время, а только в течение некоторой доли полупериода, за счёт чего уменьшается среднее напряжение и мощность электротока.
Очевидно, что ток на выходе электронного диммера имеет уже далеко не синусоидальную характеристику: это скорее некая его переменно-пульсирующая разновидность. Если построить график, часть каждой волны синусоиды будет как бы отсечена.
Важно знать, что такое питание подходит не всем приборам. В тех из них, которым требуется ток с низким коэффициентом гармоник, может перегреваться обмотка, вследствие чего устройство выйдет из строя
Из бытовых потребителей к данной категории в первую очередь относятся:
- электродвигатели;
- приборы с импульсным блоком питания;
- устройства с трансформаторным питанием: телевизоры, радиоприёмники, люминесцентные светильники с электронным балластом;
- индукционные трансформаторы галогенных светильников.
Но всё сказанное относится только к самым простым электронным диммерам с классической схемой. Более сложные светорегуляторы, которые к настоящему моменту не только разработаны, но и выпускаются серийно, являются «всеядными» — они могут подключаться к любой нагрузке. Главное — правильно выбрать модель.
Есть у электронных диммеров ещё один недостаток: в самом простом исполнении (такие модели стоят дешевле всего) они являются источником ощутимых электромагнитных помех как в радиочастотном диапазоне, так и в подключённых к ним проводах. В помещении, где установлен светорегулятор, может быть затруднено прослушивание радиоприёмника, возможны нарушения в работе измерительной аппаратуры, а также звукозаписывающей — в виде фона.
Способ устранения существует — нужно усовершенствовать схему, дополнив её фильтром. В этом качестве используются дроссели, они могут быть дополнены конденсаторами (индуктивно-ёмкостный фильтр). Диммеры с фильтрами стоят несколько дороже.
Это явление называется магнитострикцией. Она имеет место и при подключении напрямую, то есть без диммера, но в этом случае проявляет себя в гораздо меньшей степени, и слышимых человеком звуков не производит.
Правильный выбор диммера
Существуют различные модели светорегуляторов, а также типы нагрузки, которые влияют на правильный выбор устройства. Диммер выбирается в соответствии с нагрузкой осветительных приборов. Эту информацию можно найти на упаковке производителя и на лампе. На рынке есть много различных регулируемых осветительных устройств:
- Высоковольтный мощный галоген, 220 вольта (гнездо G9 или GU10).
- Лампы низкого напряжения 12 В постоянного тока с электронным трансформатором, гнездо G4, GU5, 3, GY6, 35.
- Светильник напряжением 12 В с обычным соединением G4, GU5, 3, GY6, 35.
- Светодиодные лампы, различные типы гнёзд.
- Энергосберегающие лампы, все виды цоколя.
Типы ламп совместимых с регуляторами:
- Диммируемые энергосберегающие лампы (ESL).
- Светодиодные лампы с напряжением 230 В и высоковольтные светодиодные лампы, помеченные как диммируемые.
- 12 В переменного и 12 В постоянного тока. Светодиодные лампы также должны быть отмечены как регулируемые.
- Светодиодные полосы и одиночные светодиоды (DC) с дополнительным светодиодным балластом интегрированных в диммер PWM.
- Диммируемые светодиодные драйверы также доступны для различных типов управления.
- Люминесцентные лампы со специальными балластами ЭКГ с интерфейсом 0−10 В.
Как сделать регулятор из диммера?
Весьма эффективным и легким решением данного вопроса станет создание выносного частотного преобразователя. В роли преобразователя можно задействовать диммер – приспособление для регулирования уровня освещенности. При создании понадобятся электророзетка и вилка. Надо сказать, что реализация подобного устройства может быть выполнена разными методами. Особенно простыми являются 2: с использованием автомата и без него.
- Прикрутите к концам электророзетки 2 провода таким образом, чтобы один при этом был подлиннее. После этого длинный конец подключите к одному из контактов на вилке. Окончание 2-го провода фиксируете на контактах диммера, а другой его вывод подсоединяете ко 2-му контакту вилки.
- При применении 2-го варианта требуется внести ряд модификаций в схему, а конкретно разместить на шнуре промеж вилки и диммера автомат. В основном в диммерах предусмотрены обыкновенные выключатели, но нам требуется автоматический, который, если что-то пойдет не так, выключит наше приспособление от электросети.
Итак, частотный преобразователь углошлифовальной машины готов, и для практичности его можно разместить в специализированном корпусе либо же зафиксировать на панели из древесины. Следует только принять в расчет, что подобное приспособление – самодельное, а работая с электросетью, надо быть осмотрительным.
О том, как сделать регулятор оборотов для болгарки своими руками, смотрите в видео ниже.
Регулятор света: диммер и разновидности ламп освещения
Если на современные источники света смотреть глобально, то все существующие нынче лампы можно разделить на три основных типа (по крайней мере, те, которые используются человеком в быту) – это устаревшие, но все еще используемые лампы накаливания, энергосберегающие люминесцентные лампы и светодиодные источники света. Со всеми тремя видами ламп регуляторы яркости имеют свои собственные отношения – к примеру, с люминесцентными источниками света они в принципе не дружат. Регулировать яркость газоразрядных трубок не получается, как бы человек этого не хотел – при падении напряжения до определенного предела, они просто гаснут без какого-либо постепенного затухания.
Другое дело – лампы накаливания и светодиодные источники света. С их регулировкой проблем практически нет никаких, хотя и наблюдаются некоторые отличия в принципе изменения яркости.
- Лампы накаливания. В плане регулировки температуры свечения нити это самый неприхотливый источник света – чтобы сделать свечение такой лампы более тусклым, достаточно подать на нее меньшее количество напряжения. Скажем, не положенных 220V, а 160V – делается это благодаря такому простому прибору, как переменное сопротивление, который благодаря своей конструкции очень плавно изменяет количество тока, подаваемого на лампу накаливания.
Несколько другое отношение сложилось у регулятора яркости света с диодными лампами – их характер привередливый, и в большинстве случаев регулировка интенсивности их свечения достигается не за счет изменения количества вольт в сети, а за счет увеличения или уменьшения силы тока. И это еще не все капризы современных светодиодных ламп – чтобы получить возможность управлять количеством света, излучаемым светодиодами, человеку пришлось разработать специальную лампу (вернее, диод). Светодиодные лампы так и классифицируются – диммируемые и не подлежащие диммированию. Так что, подыскивая диммер для светодиодных ламп, одновременно придется искать и лампы, подлежащие диммированию.
В принципе, это все, что касается отношений между регулятором яркости и самими лампами. С этим разобрались, теперь поговорим о самих регуляторах, которые могут иметь весьма различную конструкцию.
Вариант управления звуком
Регуляторное устройство для освещения, основанное на использовании звукового реле, дает возможность проводить акустическое управление нагрузкой. Схема сборки имеет следующий вид.
Схема прибора с реле
Здесь имеются отличия в управлении устройством. Управление может быть:
- сенсорное, путем прикосновения к сенсору ладони;
- кнопочное. Позволяет плавно регулировать мощность;
- с помощью звукового реле. Посредством реле возможно управление с помощью громкого звука.
Как видим, такое изделие будет более выгодным и эффективным в плане управления. И оно может посоперничать в частоте применения с микросхемой К145АП2. Что особенно хорошо, этот датчик можно собрать своими руками без особых проблем.
Разновидности диммеров
Сенсорный регулятор света
Классификация регуляторов производится по разным признакам: тип напряжения в цепи, вид управляющего сигнала, способ монтажа, исполнение.
По напряжению в сети регуляторы света можно разделить на две группы:
- для переменного напряжения 220 В;
- для постоянного напряжения на LED ленту 12 В.
По виду управляющего сигнала различают диммеры для светодиодов:
- аналоговые;
- цифровые;
- цифро-аналоговые.
Моноблочный клавишный диммер
По способу установки выделяется несколько типов:
- модульные, которые монтируются в специальную DIN рейку в распределительном щитке;
- выносные, которые монтируются в люстру;
- настенные, которые устанавливаются вместо выключателя.
По способу управления:
- поворотные – регулировка осуществляется с помощью ручки;
- клавишные – управление производится кнопками;
- поворотно-нажимные – регулирование производится с помощью нажатия на кнопки и поворота ручки;
- сенсорные – модели с различными датчиками;
- дистанционные – управляются пультом через Wi-Fi, радиоканал или инфракрасный порт.
Принцип работы регулятора освещённости
Диммер (dim) — это электронное устройство, которое имеет возможность переключать электрические токи. В русском языке он называется светорегулятором, а на французском — вариатором. Напряжение в электросети составляет 220 В переменного тока. Это означает, что оно изменяет свою полярность каждую сотую доли секунды и всегда проходит через значение нуля (синусоидальная кривая). С помощью поворотной ручки диммера пользователь устанавливает, когда лампа должна загораться в течение синусоидальной полуволны. Этот принцип управления в электротехнике называется управлением по фазе.
Некоторые лампы работают с диммерами, по принципу фазового сечения. Поскольку оба вида управления вызывают очень быстрое переключение, лампа из-за инерции не успевает за этими изменениями, поэтому свет не мерцает. Традиционные регуляторы имеют поворотную ручку или сенсорное управление, которые, помимо включения и выключения света, позволяют регулировать яркость. Выбирая диммер, главное, знать, какие лампочки можно с ним использовать.
Выбор готового прибора
Главным критерием при выборе готового прибора является соответствие мощности нагрузки той мощности, которую может обеспечить устройство. Например, если вы подключаете люстру с тремя лампами по 100 Вт, что соответствует суммарной мощности в 300 Вт, то и устройство должно обеспечивать эту мощность с небольшим запасом, например 400-500 Вт.
Вторым критерием может быть тип управления устройством. Можно выделить такие типы управления:
По мере сложности устройства возрастает его цена. Поэтому, исходя из своих финансовых возможностей вы сможете выбрать наиболее подходящее решение.
Как подключить диммер: особенности самостоятельной установки
По большому счету, подключить выключатель с регулятором яркости весьма несложно, и если вы хоть раз сталкивались с вопросом замены старого или установки нового выключателя своими руками, то для вас это не составит никаких проблем. По крайней мере, с диммером для ламп накаливания точно вопросов не будет, так как для его работы необходима только одна фаза – в смысле того, что он ставится так же, как и обычный выключатель. Точно так же устанавливается и регулятор яркости для светодиодных ламп – вы просто убираете старый выключатель и устанавливаете вместо него новенький диммер, в том числе и с электронным управлением.
Схема подключения диммера фото
Другое дело – беспроводной выключатель с функцией регулировки освещенности. Для его подключения необходимы как фаза проводки, так и ее ноль. Именно по этой причине такие приспособления монтируются в непосредственной близости от осветительного прибора – вернее сказать, непосредственно в нем. В принципе, схема подключения диммера данного типа от этого сложнее не становится.
Если утрировать, то вам понадобится вставить его между лампочкой и остальной частью проводки – сделать это необходимо правильно, так как устройство регулировки света имеет вход и выход. Перепутать их равносильно заведомо испортить диммер. То есть вы берете устройство, смотрите, где на нем вход и подключаете к входной фазе фазу проводки, а к входному нулю ноль проводки. К выходу регулятора, соответственно, подключается лампочка – какой ее контакт к какому выходному проводу подсоединять роли не играет.
Немного иначе производится подключение диммера с пультом для светодиодных лент. В принципе, разница здесь заключается только в том, что все приспособления для лент, в том числе и регулятор яркости, предназначены для работы с напряжением в 12V. Соответственно, и требования к подключению связаны с работой постоянного тока – огромное значение здесь имеет плюс и минус.
Полярность подсоединения должна быть соблюдена однозначно – в противном случае ни лента, ни сам диммер работать не будут. Ну а принцип тот же – на устройстве имеется вход в количестве двух проводов (плюс и минус) и выход с аналогичным количеством проводов и фазировкой. Берете от блока питания плюс и подсоединяете к входу со знаком плюс – аналогично подключается и минус от блока питания к минусу диммера. С выходом дела обстоят точно так же – плюс к плюсу ленты, а минус, соответственно, к минусу ленты.
В общем, это все, что можно сказать по поводу такого приспособления, как регулятор света. Можно, конечно, внедряться в детали, рассматривать их устройство и варианты самостоятельного изготовления, но делать этого не стоит по той причине, что такими делами должны заниматься профессионалы. Несмотря на всю простоту этого приспособления для регулировки света, все же его работа связана с электрическим током, который в руках дилетанта может стать опасной игрушкой.
Автор статьи Владимир Белов
Удивительная светодиодная лампа
Ночники в интерьере: 22 идеи для любителей почитать перед сном
Настенные светильники для оригинального освещения
Напольные торшеры: новая жизнь в современном интерьере
Потолочные светильники в интерьере: разнообразие вариантов
Базовое устройство современного диммера
Теперь – о том, каким же образом обеспечиваются такие преобразования переменного тока. Тот, кто не интересуется физикой подобных процессов, может сразу перейти к следующему разделу статьи. Но многим будет интересно, тем более что понимание происходящего может подвигнуть и на самостоятельное изготовление диммера – об этом мы тоже поговорим несколько позднее.
Понятно, что никакое электромеханическое коммутационное устройство неспособно работать в режиме ключа с такой скоростью переключений, адекватной частоте переменного тока. Но на выручку пришли полупроводниковые элементы.
Ниже на иллюстрации показана (с некоторым упрощением) схема электронного диммера. Понять принцип ее работы можно, даже не имею специальной подготовки в этих вопросах.
Принципиальная схема электронного диммера (дана с некоторыми упрощениями)
Итак, разбираемся.
Функцию электронного ключа в представленной схеме выполняет «связка» двух полупроводниковых элементов:
Цены на диммер
диммер
VS1 – симистор (симметричный полупроводниковый тиристор или триак) который способен пропускать ток между силовыми выводами А1 и А2 в обоих направлениях, но при условии наличия на выводе G («gate» — затвор) определенного управляющего напряжения.
VS2 – динистор (двунаправленный полупроводниковый диод или диак), также способный пропускать ток в обоих направлениях. Но в отличие от триака, диак не требует управляющего сигнала. Он срабатывает автоматически (открывается) при достижении на его выводах определенного напряжения. И вновь закрывается, когда проходящий через него ток снизится до минимального уровня, называемого током удержания.
Диммер, как правило, устанавливается в разрыв фазного провода. Но это – исключительно из соображений безопасности эксплуатации, так как на работоспособность схемы влияния не оказывает. Тем не менее, такое правило рекомендуется к соблюдению при установке любых выключателей на системах освещения.
Для того чтобы в рассматриваемом случае ток пошел на нагрузку (от «L in» к «L out»), необходимо открытие ключа-триака между его силовыми выводами А1 и А2. Иного пути нет, так как на другом участке цепи она, по сути, разорвана конденсатором С.
Что же происходит при включении питания? Начинается зарядка конденсатора С, скорость которой зависит как от его емкости, так и от сопротивления R. Чем выше сопротивление, тем дольше будет длиться зарядка. Так как используется переменный резистор (потенциометр), то имеется возможность плавного изменения сопротивления этого участка цепи.
Как только напряжение на обкладках конденсатора достигнет определённой величины, срабатывает на открытие динистор, и на вывод G тринистора подается управляющее напряжение, что приводит к его открытию. Ток пошел на нагрузку.
При достижении полуволной нулевой отметки конденсатор полностью разряжается, диак закрывается, что ведет и к закрытию триака. Цепь питания нагрузки снова прервана.
Но вновь начинается процесс зарядки конденсатора, уже с обратной полярностью на обкладках, и весь цикл повторяется. Так как использованы симметричные полупроводниковые приборы – симистор и динистор, эта схема работает на любом участке синусоиды, то есть с любым направлением тока.
Об этом приходится долго рассказывать, но на деле все эти преобразования происходят с частотой переменного тока, то есть в течение секунды вырабатывается 50 положительных и 50 отрицательных «вырезанных» импульсов. Такая частота обеспечивает вполне нормальную работу электроприборов с резистивной нагрузкой, к которым относятся и лампы накаливания.
Правильным подбором параметров полупроводниковых элементов и изменением сопротивления потенциометра можно регулировать моменты открытия и закрытия ключа, то есть «вырезать» из синусоиды импульсы определённой продолжительности и амплитуды. Тем самым – управлять мощностью включенной в цепь нагрузки лампы.
По подобной схеме собирается абсолютное большинство современных диммеров. Безусловно, в схему вносятся определенные дополнения, оптимизирующие ее работу и сглаживающие негативные моменты. Но принцип остается тем же.
Тиристорная схема
Тиристорная схема диммера на 220 вольт приведена на рисунке ниже.
Тиристоры обозначены литерами V1 и V2
Обратите внимание, что они включены встречно, поскольку каждый пропускает часть полуволны синусоиды одного знака. Напряжения отпирания динисторов V3 и V4 регулируется рассеивающим энергию реостатом R5
Схема имеет две времязадающие цепочки: V3–C1 и V3–C2. В зависимости от уровня отпирающего напряжения на переменном резисторе R5 изменяется время зарядки конденсаторов, при разряде которых открываются ключи V1 и V2. Этим и определяется фаза пропускания синусоиды. Тиристоры можно найти в силовых схемах старых бытовых приборов – телевизоров или пылесосов.
Схемотехника устройств
Существует довольно много технических решений изготовления светорегулирующих приборов. Но ключевые блоки их однотипные — это элементы управления и управляющий модуль. Самый простой вариант схемы диммера для лампы накаливания содержит не более пяти радиоэлементов и лёгок к повторению даже начинающему радиолюбителю, в то время как сложные многофункциональные приборы содержат микросхемы и программный код.
Поворотный диммер
Такая схема не содержит дефицитных радиодеталей, а её ключевым элементом является симистор. Суть схемы сводится к тому, что ток появится на лампе лишь в том случае, если на управляющем электроде симистора возникнет отпирающий сигнал. Когда он откроется, нагрузка подключится.
Генератор в схеме реализован на двух симисторах VS1 и VS2. При включении в сеть 220 вольт конденсаторы C1 и C2 через резисторы R1 и R2 начинают заряжаться. Как только уровень напряжения достигает значения, позволяющего открыться VS1, появляется ток, а конденсатор C1 разряжается
Чем больше сопротивление цепочки R1-R2, тем медленнее происходит заряд, а значит, и увеличивается скважность импульсов. При изменении сопротивления R2 регулируется длительность импульсов
Таблица радиоэлементов:
Обозначение | Наименование |
VS1 | BT137 600E |
VS2 | DB3 |
R1 | 1 МОм |
R2 | 27 кОм |
C1 | 22-100 нФ, 300 В |
C2 | 22-100 нФ, 300 В |
Светорегулятор на микроконтроллере
Такого типа схемы используются в диммерах с возможностью дистанционного управления. Главным элементом устройства является микроконтроллер DD1. Через делитель напряжения R8-R10 сетевое напряжение поступает на вход контроллера. Переход синусоидального сигнала через ноль характеризуется падающим фронтом напряжения, что вызывает прерывание программы микросхемы.
Конденсаторы C1 и C2 играют роль фильтра и предназначены для сглаживания выпрямленного напряжения. Через диод VD1 в случае пропадания напряжения в сети 220 В происходит разряд C5. На транзисторе VT1 собран ключ, разряжающий C4 при взаимодействии пользователя с сенсорной пластиной. В качестве неё можно использовать даже самодельную металлическую пластину, приклеенную с обратной стороны клавиши любого выключателя.
Симистор должен быть рассчитан на максимальное рабочее напряжение не менее 600 вольт, а его ток обязан превышать требуемый нагрузкой в два раза. Если на четвёртом выводе микроконтроллера присутствует единица, тогда симистор закрыт. Для его открытия формируется импульс сигнала длительностью не менее 15 мкс.
Защищенный сайт Магазин с Уверенность Лучше всего просматривать при использовании: Internet Explorer или Mozilla Firefox | Светодиодные схемы Наша цель – дать обзор основных типы цепей, используемых для питания светодиодов. Принципиальные схемы или схемы, которые Следующие ниже изображены с использованием стандартных электронных символов для каждого компонента.Определения символов следующие: Символ светодиода является стандартным символом для диода с сложение двух маленьких стрелок, обозначающих излучение (света). Отсюда и название, свет излучающий диод (LED). «А» обозначает анод или плюс (+) соединение, а “C” катод или минус (-) соединение. У нас есть сказал это раньше, но стоит повторить: светодиоды строго устройств постоянного тока и не будут работать с переменным током (переменным Текущий). При питании светодиода, если источник напряжения точно не соответствует Напряжение светодиодного устройства, необходимо использовать «ограничивающий» резистор последовательно со светодиодом.Без этого ограничивающего резистора светодиод был бы мгновенно выгорают. В приведенных ниже схемах мы используем символ батареи для обозначения источник. Электропитание может быть легко обеспечено источником питания или колесом. пикапы с трассы на макете. Каким бы ни был источник, важно то, что он должен быть постоянным током и хорошо отрегулирован, чтобы предотвратить колебания перенапряжения, вызывающие повреждение Светодиоды. Если источник напряжения должен быть запитан от датчиков рельсов, мост выпрямитель должен использоваться, чтобы светодиоды получали только постоянный ток и неизменный полярность. Обозначения переключателей довольно просты. Однополюсный, однонаправленный переключатель (SPST) – это просто функция включения-выключения, в то время как SPDT (двухпозиционный) переключатель позволяет выполнять маршрутизацию между двумя разными цепями. Оно может может использоваться как переключатель на один ход, если одна сторона ни к чему не подключена. В кнопка – выключатель мгновенного действия. Обозначение конденсатора, которое мы здесь используем, относится к электролитическому или конденсатор поляризованного типа. То есть его необходимо использовать в цепи постоянного тока. и подключен правильно (плюс подключение к плюсовому напряжению), или он будет поврежден.В наших целях он используется для мгновенного хранения, чтобы помочь «сглаживать» колебания питающего напряжения, вызванные малыми потерями в колесах подхватывание силового броска на грязных участках пути или в зазорах на стрелочных переводах. Поляризованные конденсаторы классифицируются по разным номинальным значениям максимального постоянного напряжения. Всегда используйте конденсатор, номинал которого безопасно превышает максимальное напряжение, ожидаемое в вашем заявление. Базовая схема Это настолько просто, насколько возможно. Цепь одного светодиода – это строительный блок, на котором основаны все наши другие примеры.Для правильного функционирования должны быть известны три значения компонентов. Напряжение питания (Vs), светодиод устройства рабочее напряжение (Vd) и рабочий ток светодиода (I). С этими известными, используя вариант закона Ома, правильный ограничительный резистор (R) может быть определен. Формула: Пример работы с этой формулой можно найти на нашем Страница советов по подключению моста. Шаг проверки 7 для подробностей. На схеме выше у нас есть как ограничивающий резистор, так и переключатель, подключенный к положительной (+) стороне цепи.Мы сделали это, чтобы соблюдать «стандартные электрические методы» при работе с «горячими» (плюсовая) сторона цепи, а не минус (-) или сторона «земли». В схема действительно функционировала бы адекватно в любом случае, но стандартная безопасность Практика рекомендует “отключение” на “горячей” стороне, чтобы свести к минимуму возможность электрического замыкания проводов на другие «заземленные» цепи. Цепи с двумя и более светодиодами Цепи с несколькими светодиодами делятся на две основные категории; цепи с параллельным соединением и цепи с последовательным соединением.Третий тип, известный как последовательная / параллельная схема представляет собой комбинацию первых двух и также может быть довольно полезно в модельных проектах. Общие правила для параллельных и последовательных цепей светодиодов могут быть указано следующее:
Параллельная проводная светодиодная схема Выше показаны два примера одной и той же схемы. Рисунок 1 на слева – схематическое изображение трех светодиодов, подключенных в параллельно батарее с переключателем для их включения или выключения. Вы заметите, что в этой схеме каждый светодиод имеет свой ограничивающий резистор и напряжение питания стороны этих резисторов соединены вместе и выведены на плюсовую батарею. терминал (через переключатель).Также обратите внимание, что катоды трех светодиодов соединены вместе и выведены на отрицательную клемму аккумуляторной батареи. Эта «параллель» соединение компонентов – вот что определяет схему. Если бы мы построили схему точно так, как показано на рисунке 1, с проводами, соединяющими устройства, как показано на схеме (перемычки между резисторами и перемычками между катодными соединениями), мы необходимо учитывать допустимую нагрузку по току выбранного провода. Если проволока слишком мала, может произойти перегрев (или даже плавление). Во многих случаях на этом веб-сайте мы приводим примеры Светодиоды подключены с помощью нашего магнитного провода с покрытием №38. Мы выбрали проволоку этого размера для очень конкретные причины. Он достаточно мал (диаметр 0045 дюймов, включая изоляцию). покрытие), чтобы выглядеть прототипом в виде провода или кабеля в большинстве проектов, даже в Z-шкала, и она достаточно велика, чтобы подавать ток на осветительные устройства 20 мА (например, наши Светодиоды) с дополнительным запасом прочности 50%. Как указано, сплошной медный провод №38 имеет номинальный рейтинг 31,4 мА и максимальный рейтинг 35.9ma. Мы могли бы выбрать Провод №39 с номинальным значением тока 24,9 мА, но мы чувствовали, что этого не произойдет. безопасно учитывать колебания номиналов резисторов или отдельных светодиодов. Кроме того, немного меньший диаметр (0,004 дюйма вместо 0,0045 дюйма), вероятно, не сделать заметную разницу в моделировании. Возвращаясь к Рисунку 1; вы можете увидеть в этом примере текущее требование для каждой пары светодиод / резистор, добавляется к следующей и следует правило параллельной цепи (# 1) выше. Мы не могли безопасно использовать для этого наш магнитный провод №38. всю схему.Например, перемычка с нижнего катода светодиода на минус клемма аккумулятора будет нести 60 мА. Наш провод быстро перегревается и возможно расплавление, вызывающее разрыв цепи. Для этого Причина, на Рисунке 1 – это простой способ “ схематично ” представить как компоненты должны быть подключены для правильной работы схемы. В реальной жизни наш реальный проект электромонтажа будет больше похож на Рис. 2. В этом случае мы можем безопасно использовать наш провод №38 для всего, кроме соединение между плюсовой клеммой аккумуляторной батареи и переключателем.Здесь нам понадобится по крайней мере провод # 34 (номинал 79,5 мА), но мы, вероятно, использовали бы что-то вроде Radio Изолированная обмоточная проволока Shack’s №30. Это недорого, легко доступно и будет нести 200ма (номинальная спец.). Достаточно большой для нашего приложения. Также, мы, вероятно, не стали бы паять три резистора вместе на одном конце, как как мы показали, мы просто использовали бы еще один кусок этого # 30, чтобы соединить их общие заканчивается вместе и к выключателю. Макеты железных дорог могут стать электрически сложными, включая всевозможные требования к проводке для таких вещей, как мощность трека, переключение, освещение, сигнализация, DCC и др.; у каждого свои потенциальные текущие потребности. Чтобы помочь в планировании таких вещей, таблица обычных проводов (сплошная медь однониточные) размеров и их токонесущей способности. здесь. Последовательная проводная светодиодная схема Эта схема представляет собой простую последовательную цепь для питания трех светодиодов. Вы заметите два основных различия между этой схемой и параллельной схемой. Все светодиоды используют один ограничивающий резистор, а светодиоды подключены анод-катод по схеме «гирляндной цепи».Следуя правилу № 2 выше, формула, которую мы будем использовать для определения нашего ограничивающего резистора, является еще одной вариацией формулы, которую мы использовали выше. Формула последовательного соединения для приведенной выше схемы будет выглядеть так: записывается следующим образом: Единственная реальная разница здесь в том, что наш первый шаг – добавить напряжение устройства для количества светодиодов, которые мы используем вместе, затем вычтите это значение из нашего напряжения питания. Затем этот результат делится на ток наших устройств (обычно 20 мА или 0,020).Все просто, да? Не забудьте также рассмотрите правило №3. То есть умножьте напряжение питания на 90% (0,9) и сделайте убедитесь, что сумма напряжений всех устройств (светодиодов) не превышает этого значения. Это почти все, что нужно … Нам нужно знать, какой провод мы собираемся использовать, и что какое потребление тока можно ожидать от такой схемы? Что ж, в параллельная схема выше, для трех светодиодов по 20 мА каждый, мы будем потреблять 60 мА у батареи. Итак … 60 мА? Неа. Фактически, чуть меньше 20 мА для всех трех светодиодов! Для простоты назовем его 20. Другой способ сформулировать правила 1 и 2 выше:
Давайте рассмотрим несколько примеров с использованием 9-вольтовой батареи (или блок питания): Пример № 1 Мы хотим подключить два наших супербелых светодиода 2×3 последовательно.
Пример № 2 Мы хотим последовательно соединить четыре наших красных светодиода Micro.Какие резистор мы должны использовать?
Пример № 3 Мы хотим подключить три наших Micro Super-white светодиода вместе последовательно.
Здесь мы снова можем использовать наш провод # 38 для всего, кроме соединение между источником питания и выключателем. Чтобы определить, какие ограничения резисторы тут требуются, мы просто рассчитываем каждый отрезок схемы раздельно. Неважно, какой сегмент определяется первым, но мы сделаем одиночный светодиод / резистор.Для этого мы используем нашу оригинальную формулу: Мы знаем, что Vs (для этих примеров) составляет 9 вольт. А также. мы Знайте, что Vd составляет 3,5 вольта, а I – 20 мА. Итак, (9 – 3,5) = 5,5 .020 = 275. Это резистор нестандартного значения, поэтому мы используйте здесь резистор 300 Ом. Теперь посчитаем последовательную пару светодиодов. Формула для всего два светодиода будут: Опять же, против составляет 9 вольт, поэтому 9 – (3.5 + 3.5) = 2 . 020 = 100, и это стандарт номинал резистора. Были сделаны. Теперь мы можем подключить этот пример, и все будет усердно работать. Подсветка Kato Amtrak Superliner с подсветкой EOT Вот схема легкового автомобиля, подключенного для освещения с помощью мостовой выпрямитель и емкость 600 мкФ для обеспечения На все светодиоды подается постоянный ток без мерцания и стабильной полярности. Супер-белый светодиод освещает салон автомобиля, а два красных светодиода Micro LED загораются в конце поезда.А добавлен переключатель, чтобы при желании можно было отключить функцию EOT. Бег пример этой машины (с мерцанием 800 мкФ control) можно увидеть здесь. Последовательная / параллельная проводная светодиодная цепь Здесь мы немного расширили наш пример №3 выше. У нас есть три группы последовательно-пар светодиодов. Каждый рассматривается как отдельная цепь для для расчетных целей, но соединены вместе для общего источника питания. Если бы все это были наши Micro Сверхбелые светодиоды, мы уже знаем все необходимое для построения этой схемы.Кроме того, мы знаем, что каждая последовательная пара потребляет ток 20 мА, поэтому всего на источнике питания будет 60 мА. Довольно просто. Самое интересное в последовательных / параллельных цепях светодиодов – это то, как Вы можете легко увеличить количество источников света на данном источнике питания. Возьми наш Например, импульсный источник питания N3500. Он обеспечивает ток 1 ампер (1000 мА). на 9 вольт. Используя нашу параллельную схему ранее, мы могли подключить 50 наших светодиодов 2×3, или Micro, или Nano Super-white (или любой комбинации равно 50), каждый со своим ограничительным резистором, и этот небольшой источник справится с этим.Этого, наверное, хватило бы для города приличных размеров. Теперь, если мы немного поумнее, мы могли бы использовать несколько последовательных / параллельных цепей и легко увеличить это количество, используя всего один запас. Если бы они все были последовательно / параллельно, мы могли запустить 100 огней. Гипотетически, если бы мы были выполняя проект с использованием наших красных светодиодов N1012 Micro (напряжение устройства 1,7 В), мы смог запустить 400 светодиодов с нашим небольшим запасом. Это красиво странное думал, однако.Кто-нибудь в темных очках? Для получения дополнительной информации об использовании нашего импульсного источника питания для вашего макеты или проекты диорам, нажмите здесь. Не забывайте правило №4. При создании групп серий убедитесь, что напряжения устройства и текущие требования очень похожи. Достаточно сказать, что смешение Светодиоды с большой разницей напряжения устройства или потребляемым током в та же группа серий будет , а не даст удовлетворительные результаты. Наконец, проявите изобретательность.Вы можете смешивать и сочетать. Последовательные схемы, параллельные, однопроводные светодиоды, последовательные / параллельные цепи, белые группы, красные группы, желтый, зеленый, что угодно. Пока вы рассчитываете каждый случай для правильного ограничения сопротивление и следите за схемами проводки на предмет правильного размера проводов, освещения проекты будут работать с очень удовлетворительными результатами. Еще кое-что для тех из вас, кто чувствует себя некомфортно работая «вручную» с приведенными выше формулами, мы создали несколько калькуляторов делать вычисления за вас.Все, что вам нужно сделать, это ввести значения и нажать кнопка “рассчитать”. Их можно найти, нажав здесь. … ДА БУДЕТ СВЕТ … 2008 Ngineering |
Светоизлучающий диод < Что такое светодиоды и как они работают? > | Основы электроники
Что такое светодиоды?
Светодиоды– это тип полупроводника, который называется «светоизлучающий диод». Белые светодиоды, которые получили практическую реализацию благодаря использованию синих светодиодов высокой яркости, разработанных в 1993 году на основе нитрида галлия, привлекают повышенное внимание как 4-й тип источника света.
Как светодиоды излучают свет?
Светодиоды(светоизлучающие диоды) представляют собой полупроводниковые источники света, которые объединяют полупроводник P-типа (большая концентрация дырок) с полупроводником N-типа (большая концентрация электронов). Приложение достаточного прямого напряжения заставит электроны и дырки рекомбинировать в P-N переходе, высвобождая энергию в виде света.
По сравнению с обычными источниками света, которые сначала преобразуют электрическую энергию в тепло, а затем в свет, светодиоды (светоизлучающие диоды) преобразуют электрическую энергию непосредственно в свет, обеспечивая эффективное производство света с небольшими потерями электроэнергии.
Типы светодиодов
Доступны светодиоды двух типов: ламповые (с выводами) и микросхемы (для поверхностного монтажа). Пользователи могут выбрать идеальный тип, исходя из установленных требований.
Длина волны и цвет
Цвет светодиода (длина волны излучения) будет меняться в зависимости от используемых материалов. Это позволяет настроить цвет в соответствии с определенными спецификациями длины волны, необходимыми для приложений, которые используют традиционные лампы в качестве источников света (для которых существуют стандарты), таких как светофоры и автомобильные лампы.
Для обозначения цвета используются две спецификации длины волны: λP (пиковая длина волны) и λD (доминирующая длина волны), при этом λD соответствует цвету, фактически наблюдаемому человеческим глазом.
Как создается белый свет?
Существует несколько методов получения белого света с помощью светодиодов. Ниже приведены 2 типичных метода эмиссии.
Синий светодиод + Желтый люминофор
Комбинация синего светодиода с желтым люминофором, который является дополнительным цветом, дает белый свет.Этот метод проще других решений и обеспечивает высокую эффективность, что делает его наиболее популярным выбором на рынке.
Красный светодиод + Зеленый светодиод + Синий светодиод
Объединение трех основных цветов приведет к белому свету. Обычно этот метод используется не для освещения, а для полноцветных светодиодных устройств.
Светоизлучающий диод
LED К странице продукта
ROHM включает в себя светоизлучающие диоды с боковым излучением, с задним креплением и тип лампы в дополнение к стандартным типам SMD.
Как работают светодиоды
Диод – это простейший полупроводниковый прибор. Вообще говоря, полупроводник – это материал с различной способностью проводить электрический ток. Большинство полупроводников сделано из плохого проводника, в который были добавлены примеси (атомы другого материала). Процесс добавления примесей называется легированием .
В случае светодиодов материалом проводника обычно является арсенид алюминия-галлия (AlGaAs).В чистом арсениде алюминия-галлия все атомы идеально связаны со своими соседями, не оставляя свободных электронов (отрицательно заряженных частиц) для проведения электрического тока. В легированном материале дополнительные атомы изменяют баланс, либо добавляя свободные электроны, либо создавая дыры, по которым электроны могут уходить. Любое из этих изменений делает материал более проводящим.
Полупроводник с дополнительными электронами называется материалом N-типа , поскольку в нем есть дополнительные отрицательно заряженные частицы.В материале N-типа свободные электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную.
Полупроводник с дополнительными дырками называется материалом P-типа , поскольку он фактически содержит дополнительные положительно заряженные частицы. Электроны могут прыгать из отверстия в отверстие, перемещаясь из отрицательно заряженной области в положительно заряженную. В результате кажется, что сами отверстия перемещаются из положительно заряженной области в отрицательно заряженную.
Диод состоит из секции материала N-типа, прикрепленной к секции материала P-типа, с электродами на каждом конце.Это устройство проводит электричество только в одном направлении. Когда на диод не подается напряжение, электроны из материала N-типа заполняют отверстия в материале P-типа вдоль стыка между слоями, образуя зону обеднения. В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в свое исходное изолирующее состояние – все отверстия заполнены, поэтому нет свободных электронов или пустых пространств для электронов, и электричество не может течь.
Чтобы избавиться от зоны истощения, вы должны заставить электроны двигаться из области N-типа в область P-типа, а дырки – в обратном направлении.Для этого вы подключаете сторону N-типа диода к отрицательному концу цепи, а сторону P-типа – к положительному концу. Свободные электроны в материале N-типа отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному электроду. Отверстия в материале P-типа перемещаются в другую сторону. Когда разность напряжений между электродами достаточно высока, электроны в зоне обеднения выталкиваются из своих отверстий и снова начинают свободно перемещаться. Зона истощения исчезает, и заряд перемещается по диоду.
Если вы попытаетесь пропустить ток другим способом, когда сторона P-типа подключена к отрицательному концу цепи, а сторона N-типа подключена к положительному концу, ток не будет течь. Отрицательные электроны в материале N-типа притягиваются к положительному электроду. Положительные отверстия в материале P-типа притягиваются к отрицательному электроду. Через переход не протекает ток, потому что дырки и электроны движутся в неправильном направлении. Зона истощения увеличивается.(См. «Как работают полупроводники» для получения дополнительной информации обо всем процессе.)
Взаимодействие между электронами и дырками в этой установке имеет интересный побочный эффект – оно генерирует свет!
Как узнать, сколько светодиодов можно использовать при заданном напряжении
\ $ V = I \ cdot R \ $ “штуковина”, как вы ее называете, – это Закон Ома . Очень важный.
Светодиодывызывают довольно постоянное падение напряжения, которое, как говорит Malife , зависит в основном от цвета светодиода, а также немного зависит от тока.Эта диаграмма показывает, что для всех светодиодов видимого света требуется не менее 1,8 В. Красный светодиод упадет примерно на 2,2 В, так что, как вы видели, он может питаться от батареи 3 В. Для двух последовательно соединенных светодиодов требуется не менее 4,4 В, поэтому он не будет работать с батареей 3 В, но 6 В в порядке.
Эти три светодиода странные. Вы говорите, что два слабо загораются, а третий – нет. Яркость светодиода определяется током, и один и тот же ток проходит через все светодиоды, поэтому все три должны светиться равномерно. Единственное объяснение, которое я могу придумать, это то, что третий может быть неисправен, или это может быть ИК-светодиод.Хотя светодиод, который выходит из строя из-за слишком большого тока, обычно будет разомкнут, а не закорочен. Также закороченный светодиод не должен уменьшать яркость. Светодиоды
чрезвычайно чувствительны к электростатическому разряду , и это могло привести к сбою светодиода. Если у вас нет других инструментов для защиты от электростатического разряда, прикоснитесь к большому металлическому предмету, прежде чем брать светодиоды.
Теперь есть большая ошибка в схеме Malife , и это отсутствие резистора. У вас будет разница в напряжении между светодиодами и аккумулятором.Для двух светодиодов это будет около 6 В – 4,4 В = 1,6 В. Вы должны что-то сделать с этим, если вы подключите три именно так, может протекать очень большой ток, который может разрушить ваши светодиоды. Таким образом, вы устанавливаете резистор, который выдержит напряжение 1,6 В. Поскольку вы знаете закон Ома, вы можете рассчитать номинал резистора, если знаете, что типичному светодиодному индикатору требуется 20 мА:
\ $ R = \ dfrac {V} {I} = \ dfrac {6V – 2 \ times 2.2V} {20 mA} = 80 \ Omega \ $
Для одиночного светодиода это будет
\ $ R = \ dfrac {V} {I} = \ dfrac {3V – 2.2 В} {20 мА} = 40 \ Omega \
$Неважно, в каком порядке вы разместите светодиоды и резистор.
Если вы не использовали резистор в своих экспериментах и светодиоды не загорелись, это, вероятно, связано с тем, что батарея не может обеспечивать слишком большой ток.
редактировать (после вашего комментария)
Рядом с законом Ома есть также законы Кирхгофа: закон напряжения Кирхгофа (KVL) и закон Кирхгофа (KCL). KVL говорит, что сумма всех напряжений в контуре равна нулю.В нашем случае напряжение аккумулятора равно сумме напряжений на светодиодах и резисторе. (Напряжение на компоненте часто называют падением напряжения на нем.)
На схеме выше мы начинаем с 3 В наверху. Светодиод «падает» на 2,2 В, поэтому напряжение на катоде составляет 0,8 В. Остался только резистор, прежде чем мы дойдем до 0 В, так что 0,8 В – это падение напряжения на резисторе.
Для более чем одного светодиода начните с положительного контакта батареи и пройдитесь по контуру, вычитая напряжения при прохождении компонентов, пока вы не дойдете до 0 В, когда вернетесь к батарее.
low power – Схема с 10 светодиодами с батареей 9 В
Если вам сложно понять, что означают такие термины, как «ток», «последовательный» и «параллельный» – или у вас возникли проблемы с пониманием этих диаграмм – я рекомендую попробовать отличную серию программ Khan Academy по электротехнике. И нет, мне не платят за это. Это совершенно бесплатно.
Ну, первый вопрос, а вам действительно нужно 10?
Я недавно сделал что-то подобное, чтобы сделать небольшую схему фонарика, используя батарею 9 В и матрицу из девяти светодиодов 3 В 30 мА, подключенных следующим образом:
Здесь следует помнить, что соединение устройств последовательно означает, что ток , проходящий через них, одинаков, но напряжение падает.Параллельное подключение означает обратное – напряжение то же, но ток падает.
Итак, в схеме 1 мы видим, что у нас есть 3 полосы по 3 светодиода, всего девять. Каждая полоска подключается параллельно, поэтому напряжение на каждой полоске такое же, как у батареи (9 вольт). Сила тока в три раза больше, чем у одной полосы светодиодов, но все же она крошечная и находится в пределах того, что может обеспечить батарея (~ 90 мА).
светодиодов, которые работают лучше всего на 3.2 В, вероятно, могут работать при 3 В, поэтому эта схема должна достигать максимальной яркости без потери мощности на резисторах.
Изменить: примечательно, что эта конструкция может иметь каскадные отказы по ряду возможных причин. Если какой-либо один из светодиодов выйдет из строя, одна цепочка выйдет из строя, и ток через другие две цепочки увеличится. И наоборот, если он выйдет из строя замкнутая цепь, он подаст большее напряжение на два других в цепочке светодиодов, что также может вызвать каскадный отказ.Это вся полезная информация, но это кажется вполне приемлемым дизайном продукта , если учесть, что означает отказ светодиодов . Ваша схема должна быть подготовлена к тому, что весь кластер светодиодов станет полностью замкнутым и не должен ничего загореться (предохранители, кто-нибудь?).
Кроме того, если долговечность и надежность являются вашим приоритетом, вам может быть лучше использовать схему Transistor, не забывая о том, что вы потратите довольно значительный процент заряда батареи.Или еще лучше, используйте модуль понижающего преобразователя. Но все эти варианты, как мне кажется, выходят за рамки цели OP – которая решительно заключалась в , а не в , чтобы создать окончательный дизайн продукта для компании, которая должна быть внесена в список UL.
Если вам нужно 10, эта конструкция, конечно, не работает. Один из вариантов – сделать что-то вроде этого:
Кто уже предложил. Это сработает, но, вообще говоря, чем меньше напряжение падает на резистор, тем лучше.Я бы порекомендовал что-то более подобное:
Как видите, мы понижаем на светодиодах 6 вольт, а на резисторе остается только 3 дополнительных. Мы знаем, что каждый светодиод потребляет 30 мА, поэтому общая сумма для каждой цепочки светодиодов составляет , а также 30 мА (0,03 ампера), поскольку ряд компонентов имеет одинаковый ток. Каждая цепочка подключена параллельно, и у нас есть 5 цепочек, поэтому ожидаемая сумма для светодиодной матрицы составляет 0,15 мА. Мы можем рассчитать номинал используемого резистора по закону Ома, например:
Напряжение (В) = ток (I) * сопротивление (R)
В = ИК
В / I =
R3 в / 0.15 ампер = 20 Ом
Edit: Я сделал немного больше расчетов и резистор из этой диаграммы, который я предложил вам использовать рассеивающий 0,45 Вт (0,15 * 3 = 0,45). Таким образом, я предлагаю вам использовать резистор не менее 1 Вт. Есть также способы использовать несколько меньших резисторов как один больший, чтобы распределить тепло.
Edit 2: как Transistor указал в своем ответе, вы также можете разделить резистор на несколько резисторов для каждого. Эффективность этого точно такая же (всего около половины ватта, рассеиваемого резисторами), но на самом деле считается несколько лучшей практикой разделить тепло по вашей цепи, а не просто использовать резистор большего размера.В основном я стараюсь использовать минимальное количество компонентов в своих проектах, но, возможно, вам лучше выбрать дизайн Transistor, если вы хотите большей долговечности.
Приложение: как заметил один человек, схема транзистора также более надежна, если электрические характеристики светодиодов сильно меняются – если одна цепочка потребляет больше тока, это повлияет на другие, с моей схемой с одним резистором. Так что, если вы собираетесь использовать схему с резисторами, их, вероятно, объективно лучше (с точки зрения надежности).
Транзисторы 101
Транзисторы 101 Изучение транзисторов(через простую схему драйвера светодиода)
Светодиод
Светодиод – это устройство, показанное выше. Помимо красные, они также могут быть желтыми, зелеными и синими. Буквы LED означают свет Излучающий диод. Что важно помнить о диодах (включая светодиоды) заключается в том, что ток может течь только в одном направлении.
Чтобы светодиод заработал, нужен источник питания и резистор.Если вы попытаетесь использовать светодиод без резистора, вы, вероятно, перегорите светодиод. Светодиод имеет очень маленькое сопротивление поэтому через него будет протекать большое количество тока, если вы не ограничите ток с резистором. Если вы попытаетесь использовать светодиод без источника питания, вы можете быть очень разочарованы.
Итак, в первую очередь сделаем наш Светодиод загорается при настройке схемы ниже.
Шаг 1.) Сначала вам нужно найти положительная нога светодиода. Самый простой способ сделать это – поискать нога, которая длиннее.
Шаг 2.) Как только вы узнаете, с какой стороны положительный, включите светодиод макет таким образом, положительный отрезок находится в одном ряду, а отрицательный – в другом. (На картинке ниже ряды вертикальные.)
Шаг 3.) Поместите одну ножку 220 резистор Ом (неважно, на какой ноге) в том же ряду, что и отрицательный ножка светодиода. Затем поместите другую ножку резистора в пустой ряд.
Шаг 4.) Отключите блок питания. адаптер от блока питания. Затем поместите заземляющий (черный провод) конец адаптер питания в боковом ряду с синей полосой рядом Это.Затем вставьте положительный (красный провод) конец адаптера источника питания в боковой ряд с красной полосой рядом.
Шаг 5.) Используйте короткую перемычку. (используйте красный цвет, так как он будет подключен к положительному напряжению), чтобы перейти от положительный ряд мощности (тот, рядом с которым есть красная полоса) к положительному ножка светодиода (не в том же отверстии, а в том же ряду). Использовать другой короткая перемычка (используйте черный цвет) для перехода от заземляющего ряда к резистору (нога, не подключенная к светодиоду).См. Картинку ниже если необходимо.
Макетная плата должна выглядеть как на картинке ниже.
Теперь подключите блок питания к стену, а затем подключите другой конец к адаптеру питания и Светодиод должен загореться. Ток течет от положительной ножки светодиода. через светодиод к отрицательной ножке. Попробуйте повернуть светодиод. Должно не загорается. Ток не может течь от отрицательного полюса светодиода к положительная нога.
Люди часто думают, что резистор должен быть первым на пути от положительного к отрицательному, чтобы ограничить количество тока, протекающего через светодиод.Но ток ограничен резистор независимо от того, где находится резистор. Даже когда вы впервые включаете мощность, ток будет ограничен определенной величиной, и его можно найти используя закон Ома.
Вездесущая полезность закона Ома:
[Напряжение (вольт) = ток (амперы) X сопротивление (Ом)]
Закон Ома можно использовать с резисторами найти ток, протекающий по цепи. Закон I = V / R (где I = ток, V = напряжение на резисторе и R = сопротивление).Для В приведенной выше схеме мы можем использовать только закон Ома для резистора, поэтому мы должны использовать то что при горит светодиоде на нем падение напряжения 1.9 (Кстати: падение напряжения зависит от типа светодиода). Это означает, что если положительный вывод подключен к 5 вольт, отрицательный нога будет на 3,1 вольта (т. е. 5,0–1,9 = 3,1). Теперь, когда мы знаем напряжение на обеих сторонах резистор и может использовать закон Ома для расчета тока. Текущий (5,0-1,9) / 220 = 3,6 / 2000 = 0.0014 Ампер = 14 мА
Это ток, протекающий через путь от 5В к GND. Это означает, что через оба канала проходит 14 мА. Светодиод и резистор (так как они включены последовательно). Если мы хотим изменить ток, протекающий через светодиода (таким образом, изменяя яркость) мы можем поменять резистор. Меньший резистор пропускает больше тока, а резистор большего размера пропускает меньше текущий поток. Будьте осторожны при использовании резисторов меньшего размера, потому что они будут раздражаться. Кроме того, некоторые светодиоды будут повреждены, если вы ими воспользуетесь. за пределами их максимального текущего рейтинга…поэтому не используйте такой маленький резистор что вы будете генерировать чрезвычайно высокий ток (примечание: наш светодиод имеет максимум рабочий ток 20 мА).
Далее мы хотим иметь возможность повернуть светодиод включается и выключается без изменения схемы. Для этого мы научимся использовать другой электронный компонент, транзистор.
Транзистор
Транзисторы – основные компоненты во всей современной электронике. Это просто переключатели, которые мы можем использовать для включения и выключения.Несмотря на то, что они просты, они самый важный электрический компонент. Например, транзисторы почти единственные компоненты, используемые для построения процессора Pentium. Один Pentium 4 имеет около 55 миллионов транзисторов (именно поэтому эти микросхемы становятся такими чертовыми). горячий). Те, что в Pentium, меньше чем те, которые мы будем использовать, но они работают одинаково.
Транзисторы (2N2222), которые мы будем использовать в наших проектах, выглядят так:
Транзистор имеет три ножки, Коллектор (C), база (B) и эмиттер (E).Иногда они помечены на плоская сторона транзистора. Транзисторы обычно имеют одну круглую сторону и одна плоская сторона. Если плоская сторона обращена к вам, ножка эмиттера Слева опорная ножка находится посередине, а коллекторная ножка находится на справа (примечание: некоторые специальные транзисторы имеют другую конфигурацию контактов, чем пакет ТО-92, описанный выше).
Символ транзистора
В электрические схемы (схемы) для представления NPN транзистора
Базовая схема
База (B) – переключатель включения / выключения для транзистора.Если к базе идет ток, будет путь от коллектора (C) к эмиттеру (E), где может течь ток (Переключатель включен.) Если к базе не течет ток, значит, нет ток может течь от коллектора к эмиттеру. (Переключатель выключен.)
Ниже приведена базовая схема, которую мы будем использовать для всех наших транзисторов.
Чтобы построить эту схему, нам нужно только добавить транзистор и еще один резистор к схеме, которую мы построили выше для светодиода.Перед внесением любых изменений отключите блок питания от адаптера блока питания. на макете. Чтобы вставить транзистор в макет, разъедините ножки немного и поместите его на макет так, чтобы каждая ножка находилась в отдельном ряду. В коллекторная ножка должна быть в том же ряду, что и ножка резистора, который подключен к земле (с помощью черной перемычки). Затем переместите перемычку переход от земли к резистору 220 Ом к эмиттеру транзистора.
Затем поместите одну ногу 100 кОм резистор в ряду с базой транзистора и другой ножкой в пустая строка, и ваша макетная плата должна выглядеть, как на картинке ниже.
Теперь наденьте один конец желтой перемычки. провод в положительном ряду (рядом с красной линией), а другой конец – в ряд с ножкой резистора 100 кОм (конец не подключен к База). Снова подключите источник питания, транзистор включится, и Загорится светодиод. Теперь переместите один конец желтой перемычки из положительный ряд к основному ряду (рядом с синей линией). Как только ты снимите желтую перемычку с плюса питания, есть ток не течет к базе.Это заставляет транзистор выключиться и ток не может течь через светодиод. Как мы увидим позже, очень через резистор 100 кОм протекает небольшой ток. Это очень важно потому что это означает, что мы можем контролировать большой ток в одной части цепи (ток, протекающий через светодиод) только с небольшим током от Вход.
Вернуться к закону Ома
Мы хотим использовать закон Ома, чтобы найти ток на пути от входа к базе транзистора и ток, протекающий через светодиод.Для этого нам нужно использовать два основных факты о конкретных транзисторах, которые мы используем:
1.) Если транзистор включен, тогда базовое напряжение на 0,7 вольт выше, чем напряжение эмиттера.
2.) Если транзистор включен, напряжение на коллекторе на 1,6 вольт выше, чем напряжение эмиттера.
Итак, когда резистор 100 кОм подключен к 5 В постоянного тока, схема будет выглядеть так:
Итак, ток, протекающий через резистор 100 кОм, равен (5-0.7) / 100000 = 0,000043 А = 0,043 мА.
Ток, протекающий через резистор 220 Ом, равен (3,1 – 1,6) / 220 = 0,0068 А = 6,8 мА.
Если мы хотим протекать больше тока через светодиод мы можем использовать меньший резистор (вместо 220) и мы будет получать больше тока через светодиод без изменения величины тока который идет от входной линии к базовому резистору 100 кОм. Это означает, что мы можем контролировать вещи, которые используют большая мощность (например, электродвигатели) с дешевыми транзисторными схемами малой мощности. Скоро вы узнаете, как использовать компьютер для управления событиями в реальном мире. Хотя Выходы стандартного компьютера под управлением Windows не могут обеспечить достаточный ток для включения света и двигателей включения и выключения, компьютер может включать и выключать транзисторы (поскольку для этого требуется слабый ток) и Транзисторы могут управлять большим током для ламп и двигателей. Эта концепция называется усилением и представляет собой фундаментальную концепцию компьютерного интерфейса для эксперименты в реальном мире.
Примечание :
Это руководство в значительной степени основано на том, что изначально появилось на несуществующем веб-сайте www.iguanalabs.com.
(Посмертное спасибо ребятам из лаборатории игуаны).
16 вещей, которые вам нужно знать о светодиодных лентах
Наиболее полное знание светодиодных лент в истории. Продолжайте читать, чтобы узнать больше
# 1. Что такое светодиодная лента?
№2. Классификация светодиодных лент
№3. Компоненты светодиодной ленты
№4.Введение яркости светодиодной ленты
№5. Плотность светодиодов и потребляемая мощность светодиодных лент
№6. Цветовая температура светодиодной ленты
# 7. Классификация мощности светодиодных лент
№8. Регулировка яркости и цветности светодиодных лент
№9. Устройство рассеивания тепла светодиодной ленты
№10. Водонепроницаемая светодиодная лента
№11. Способ подключения светодиодной ленты
№12. Как установить светодиодную ленту
№13.Обычные способы упаковки светодиодных лент
№14. Изготовление светодиодных лент на заказ
# 15. Меры предосторожности при использовании светодиодных лент
№16. Устранение неисправностей светодиодной ленты
1. Что такое светодиодная лента?
Определение:
Светодиодные ленты – это светодиоды, собранные на полоску FPC (гибкая печатная схема) или PCB (печатная плата). Она названа светодиодной лентой, так как по форме напоминает длинную полосу. Это новый тип светодиодного освещения.
Очень гибкий, простой в установке и обслуживании, он имеет широкий спектр применений, завоевал широкое признание пользователей и стал лидером новой тенденции в линейном светодиодном освещении. Это еще один подвиг индустрии светодиодного освещения.
Качество изготовления:
Используйте узкую и длинную гибкую печатную плату или жесткую печатную плату в качестве основного корпуса световой полосы. Закрепите светодиод SMD и резистор SMD на плате FPC с помощью технологии пайки оплавлением патчем, а затем припаяйте провод к одному концу платы FPC для подключения источника питания, и получится светодиодная лента.
Характеристики:
- Он использует более безопасный низковольтный источник питания постоянного тока 12 В / 24 В.
- Гибкая длина реза для удобства использования.
- Самоклеящаяся лента на спине для легкой установки.
- Обеспечивает множество фиксированных и изменяемых цветов и яркости для различных применений освещения.
- 50000 часов долгой жизни.
2. Классификация светодиодных лент
По напряжению их можно разделить на:
1. Низковольтная светодиодная лента постоянного тока, питается от источника постоянного напряжения постоянного напряжения.
a, Обычная световая полоса DC5V / 12V / 24V.
Светодиодная лента DC5V питается от источника питания DC5V. В основном используется источником питания интерфейса USB, часто используется в качестве светодиодной подсветки телевизора.
Светодиодная лента DC12V / 24V использует источник питания DC12V или DC24V. Широко используется в различных внутренних и наружных светодиодных линейных лампах, светодиодном линейном освещении, вспомогательном освещении и декоративных сценах освещения.
b, Специальное напряжение DC36V / 48V Светодиодная лента
Для некоторых специальных применений питание ограничено до 36V или 48V
c, Широкое входное напряжение DC10-30V Световая полоса
Этот тип Светодиодная лента в основном используется в сценах, где выходное напряжение источника постоянного тока нестабильно.
Например, на небольших судах из-за использования дизельных генераторов кремниевых выпрямителей выходное напряжение будет колебаться в пределах 10–30 В постоянного тока.В этом случае можно напрямую использовать ламповую ленту с широким напряжением DC10-30V.
2. Высоковольтная световая полоса 110 ~ 240 В переменного тока
Используется источник питания переменного тока высокого напряжения. Этот вид световой ленты в основном используется для украшения наружного освещения или для временного инженерного освещения. Таким образом, его можно использовать как гибкий рабочий светильник.
Поскольку использование высоковольтного источника переменного тока опасно, оно используется в местах, недоступных для рук человека.Например, освещение потолков, декоративное освещение деревьев и т. Д.
В соответствии со сценариями применения его можно разделить на:
1. Вспомогательные световые полосы с использованием обычных монохроматических ламп. Такие как освещение шкафа, фоновое освещение спальни, освещение полки витрины и так далее.
2. Декоративные световые полосы с использованием обычных светодиодных лент RGB или полосок RGB IC. Такие как потолок бара, украшение стен KTV, украшение винного шкафа, освещение здания, освещение моста и т. Д.
3. Линейные светодиодные ленты основного освещения , изготовленные из линейных основных осветительных приборов с использованием обычных монохроматических светодиодных лент в сочетании с алюминиевыми профилями или силиконовыми неоновыми рукавами.
4. Светодиодные полосы для освещения роста растений , в которых используются полосы из светодиодов со специальной длиной волны, обеспечивают специальный свет, способствующий росту растений.
5. Ремень для стерилизационной лампы для медицинской бактерицидной лампы с использованием светодиода глубокого ультрафиолета.
В зависимости от цвета света можно разделить на:
1. Монохромные светодиодные ленты , такие как белый цвет, теплый белый, красный, зеленый, синий, желтый, оранжевый, янтарный, розовый и т. Д.
Из-за белого и теплого белого цвета неточно описывать цвет света, поэтому его обычно заменяют на цветовую температуру в световой полосе, например 2700K, 3000K, 4000K, 6000K.
2. Светодиодная полоса RGB, синтезируя три основных цветных чипа R, G, B в один светодиод, поэтому он может отдельно излучать три вида света: красный, зеленый, синий.
Цветной свет может также освещаться тремя микросхемами вместе и объединяться в белый свет. Если вы добавите контроллер светодиодной ленты RGB, вы можете добиться смены последовательности и мерцания света. например красный, зеленый, синий и белый.
3. Световая полоса RGA , аналогична световой полосе RGB, с той лишь разницей, что синий чип светодиода RGB заменен янтарным чипом в балке лампы RGA.
4. Двухцветная световая полоса , при использовании любых двух цветов светодиода для комбинирования производства светодиодных световых полос, наиболее распространенным является белый цвет + теплый белый, а также белый цвет + синий цвет, белый цвет + красный цвет.
5. Светодиодная полоса RGBW / RGBCCT / CCT
CCT здесь означает Контроль цветовой температуры, что означает, что цветовую температуру светодиодных полос можно регулировать для переключения между теплым белым цветом и белым цветом.
a , Светодиодная лента CCT изготавливается из светодиодов белого и теплого белого цветов. Цветовая температура белого света составляет 2700K, температура теплого белого 6500K, обычно используемые лампы – 2835 светодиодов с одной чашкой или 5050 светодиодов с одной чашкой.
Светодиодная лента может иметь диапазон регулировки цветовой температуры от 2700K до 6500K во время использования, что делает выбор цветовой температуры в сцене применения освещения более гибким.
b , Светодиодная лента RGBW изготовлена из светодиода RGBW «четыре в одном». Светодиодная лента RGBW может не только достичь эффекта изменения цвета светодиодной ленты RGB, но также может принести другой монохроматический свет для удовлетворения более строгих требований к монохроматическому освещению.
c , Светодиодная лента RGBCCT представляет собой обновленную версию светодиодной ленты RGBW.
Светодиодная лента RGBCCT состоит из светодиода «пять в одном». Он не имеет фиксированной цветовой температуры, как белый цвет в светодиодной полосе RGBW, но имеет два светодиодных чипа с цветовой температурой: теплый белый цвет, обычно 2700K, и белый цвет, цветовая температура обычно составляет 6500K.
Он охватывает все функции светодиодных лент RGB и CCT, обеспечивая более гибкое и удобное освещение.
6. Специальная длина волны цвета, такая как 390 нм, 420 нм, 470 нм и т. Д., В основном используется для специальных осветительных приборов.
В зависимости от того, имеет ли светодиод микросхему, ее можно разделить на:
1. Обычная светодиодная полоса , помимо светодиода и резистора, плата FPC этого типа имеет постоянный ток. Микросхема на нем, чтобы контролировать ток каждой группы светодиодов, чтобы быть последовательным.
Уменьшите влияние падения давления на пластину на освещение светодиодной ленты. Сохраняйте яркость верхней и нижней части светодиодной ленты.
Эта микросхема постоянного тока может также быть интегрирована внутри светодиода, который может производить другую светодиодную полосу, то есть без сопротивления и без микросхемы.
То есть по внешнему виду светодиодная лента на плате FPC имеет только светодиод, другой электронной составляющей нет. Это решение может сделать яркость светодиодной ленты более постоянной, внешний вид проще, расположение светодиодов более гибким, и его можно использовать в качестве решения для светодиодной ленты высокой плотности.
2. Адресуемая светодиодная лента ИС , микросхема на полосе не является обычной ИС постоянного тока, но микросхему ИС можно рассматривать как пиксель.
Эта микросхема имеет собственный адрес и может управляться путем приема сигналов контроллера. Посылаемый на него сигнал может управлять уровнем выходного сигнала для различных положений светодиода, таких как мигание, погоня, прыжки, скачки по часовой стрелке, скачки против часовой стрелки, монохромные скачки, изменяющая цвет лошадь, одиночная погоня от головы до хвоста, плавное движение. вода, имитация молнии и тому подобное.
Эффект изменения световой полосы может быть записан в соответствии с потребностями заказчика и может отображаться в виде экрана, текста, букв, изображений, анимации и т.п.Общие микросхемы IC на рынке в основном включают WS2811, WS2812, SK6812, P943, Ap102, DMX512 и так далее.
Светодиоды, используемые в адресной светодиодной полосе, могут быть монохроматическими светодиодами, светодиодами RGB или светодиодами RGBW.
В зависимости от материала платы ее можно разделить на гибкую светодиодную световую полосу и жесткую светодиодную световую полосу
1. Гибкая светодиодная световая лента, изготовленная из гибкой печатной платы FPC, может быть изогнута, сложенный, намотанный, общая гибкость и легкость, подкрепленный самоклеящейся лентой 3M, простой в установке.
2. Жесткая светодиодная лента, сделанная из алюминиевой подложки или стеклопластика, не изгибается, в основном используется для прямых линейных сцен освещения.
В соответствии с характеристиками компоновки светодиода, его можно разделить на световую полосу вида сверху, световую полосу вида сбоку, одну полосу вида сбоку, одну полосу вида сверху, многорядную светодиодную полосу, светодиодную полосу высокой плотности , короткая светодиодная лента, светодиодная лента S-типа.
1. Вид сверху Светодиодная полоса , наиболее распространенная световая полоса – это полоса такого типа, угол луча составляет 120 градусов, гибкая печатная плата прикреплена с помощью светодиода SMD спереди, а задняя часть – 3M самостоятельно -клей.
2. Боковая подсветка полос, в основном изготовленных из 3014 светодиодов боковой подсветки, для особых требований к установке.
3. Многорядная светодиодная лента , это одна плата FPC с двумя или более рядами светодиодов для большей яркости. Эта полоса в основном используется в линейных основных осветительных приборах в качестве источника света.
4. Светодиодная полоса высокой плотности, за счет увеличения плотности светодиода на светодиодной полосе можно увеличить яркость, а также уменьшить проблему темных участков, вызванную линейным освещением полосы.Эта полоса света в основном используется для согласования с конкретными алюминиевыми профилями каналов для освещения без темных участков.
5. Режущаяся лента с коротким блоком светодиодных лент, обычно светодиодные ленты – это 3 светодиода или 6 светодиодов для группы петель, 2,5 см, 5 см или 10 см для режущего устройства. Режущая светодиодная лента Short-unit может изготавливать один или два светодиода в виде набора петель, а 1 см или 1,25 см – это режущий блок.
6. Светодиодная лента S-типа, также называемая Гибкая светодиодная лента , светодиодная лента зигзаг .Светодиодную ленту можно сгибать в одной плоскости, складывая, таким образом, различные формы, в основном используемые для световых коробов рекламных щитов, светящихся символов и т. Д.
3. Компоненты светодиодной световой полосы
Светодиодная световая полоса в основном состоит из светодиодов SMD, резисторов SMD, гибких печатных плат и проводов, как показано на рисунке.
1. Тип источника светодиодов, используемый для светодиодной ленты
Источник светодиодов в основном: 3528, 5050, 2835, 3014, 2216, 5630, 5730, 2110, 4040 и т. Д.
Светодиодная лента 3528 , с использованием светодиода 3528 (размер светодиода 3,5 мм x 2,8 мм) в качестве источника света, яркость каждого светодиода 3528 составляет 7-8 лм, мощность одного светодиода составляет около 0,08 Вт, светодиод 3528 Полоса часто используется, количество светодиодов составляет 30 светодиодов / м, 60 светодиодов / м, 120 светодиодов / м, 240 светодиодов / м.
5050 светодиодная лента , размер светодиода: 5,0 мм x 5,0 мм, люмен: 24-26 лм, мощность: 0,24 Вт, количество светодиодов / м: 30 светодиодов / м, 60 светодиодов / м, 120 светодиодов / м.
2835 светодиодная лента , размер светодиода: 2.8 мм x 3,5 мм, люмен: 24-26 лм, мощность: 0,2 Вт, количество светодиодов на метр: 30 светодиодов / м, 60 светодиодов / м, 120 светодиодов / м.
3014 светодиодная лента , размер светодиода: 3,0 мм x 1,4 мм, люмен: 10-12 лм, мощность: 0,1 Вт, количество светодиодов на метр: 120 светодиодов / м, 156 светодиодов / м.
2216 светодиодная лента , размер светодиода: 2,2 мм x 1,6 мм, люмен: 10-12 лм, мощность: 0,1 Вт, количество светодиодов на метр: 120 светодиодов / м, 240 светодиодов / м.
5630/5730 светодиодная лента , размер светодиода: 5,6 мм x 3,0 мм, световой поток: 50-55 лм, мощность: 0,5 Вт, количество светодиодов на метр: 30 светодиодов / м, 60 светодиодов / м.
2110 светодиодная лента , размер светодиода: 2,1 мм x 1,0 мм, люмен: 10-12 лм, мощность: 0,1 Вт, количество светодиодов / м: 240 светодиодов / м, 360 светодиодов / м, 576 светодиодов / м.
4040 светодиодная лента , размер светодиода: 4,0 мм x 4,0 мм, люмен: 24-26 лм, мощность: 0,2 Вт, количество светодиодов на метр: 60 светодиодов / м, 120 светодиодов / м.
2. Процесс производства светодиодных лент Печатная плата
Делится на катаную медь и электролитическую медь .
Печатная плата, изготовленная методом катаной меди, имеет лучшую целостность, лучшую электропроводность и теплопроводность, но при более высокой стоимости; Если вам это нужно, есть магазины, которые предлагают печатных плат с доставкой . Вы также можете связаться с электриком рядом со мной для получения более подробной информации.
Печатная плата, изготовленная методом электролитической меди, имеет несколько худшие общие характеристики, но не влияет на нормальное использование световой полосы.
А благодаря удобству и зрелости производственного процесса, он завоевал расположение большого количества клиентов, а стоимость производства также ниже.
3. Толщина печатной платы светодиодной световой полосы
Величина тока, которую может пропускать световая полоса, определяет ширину и толщину печатной платы световой полосы. Когда ток через печатную плату увеличивается до определенного предела, необходимо расширять или утолщать печатную плату, чтобы обеспечить нормальную работу светодиодной полосы.
Ширина обычных световых полос составляет 8 мм, 10 мм, 12 мм, а толщина обычных световых полос составляет 2 унции, 3 унции, 4 унции.
Конечно, чем толще плата, тем хуже ее гибкость, и существует риск растрескивания колодок и поломки платы в процессе намотки.
Следовательно, если рабочий ток ламповой ленты велик, это не значит, что только за счет утолщения печатной платы светодиодная лента может работать нормально. Вместо этого необходимо объединить множество потенциальных факторов воздействия, чтобы рационально спроектировать схему световых полос, чтобы производить качественный световой продукт, отвечающий потребностям клиентов.
4. Чип-резистор, используемый в световой полосе
В обычной ламповой ленте используется чип-резистор 1206 (размер: 3.2 мм x 1,6 мм), максимальная мощность составляет 0,25 Вт.
Есть также несколько светодиодных полос относительно небольшой ширины. Из-за ограниченного пространства на печатной плате будут использоваться чип-резисторы 0805 (размер: 2 мм x 1,25 мм), а максимальная мощность составляет 0,125 Вт.
5. Метод вывода светодиодной световой полосы
В конце обычной монохромной световой полосы в качестве линии электропитания будет использоваться красный и черный провод 20awg, а тонкий провод представляет большую угрозу безопасности.Поскольку напряжение световой ленты низкое, обычно 12 В или 24 В, ток световой ленты 12 В – 12 Вт будет достигать 1 А, а ток световой ленты 12 В – 120 Вт достигнет 10 А.
Итак, выбирая соединительный провод светодиодной ленты, вы должны убедиться, что провод может пропускать рабочий ток светодиодной ленты. В противном случае это может привести к нагреву линии электропитания светодиодной ленты, ожогу разъема или даже к возгоранию.
Конец обычной световой полосы RGB будет использовать RGB-4pin в качестве линии питания, а толщина провода составляет 22awg.
6. Размер контактной площадки печатной платы полосы лампы
Контактная площадка печатной платы разделена на светодиодную площадку, контактную площадку сопротивления и площадку порта сдвига
Светодиодная площадка и контактная площадка не могут быть слишком маленькими, иначе , это приведет к ненадежной цепи светодиодной печатной платы и произойдет в ситуации мертвого света при длительном использовании.
Конструкция контактной площадки порта среза печатной платы слишком мала или слишком узка, что может привести к слабой сварке линии электропитания светодиодной ленты; если он слишком большой или добавлено слишком много олова, паяное соединение может быть слишком тяжелым, и длительное использование может привести к выпадению паяного соединения и повлиять на использование светодиодной ленты.
7. Шелкография и логотип
Светодиодная лента напечатана с текстом или логотипом на поверхности печатной платы
+ От имени положительного полюса
– отрицательного полюса
R1, R2 – сопротивление
DC5V, DC12V, DC24V – рабочее напряжение
R – микросхема красного света
G – микросхема зеленого света
B – микросхема синего света
W – микросхема белого света
UL – сертификационный знак UL
CE – сертификационный знак CE
Di – линия ввода сигнала
Do – линия вывода сигнала
GND – отрицательный провод
VCC – положительный провод
Модель IC, используемая WS2812
8. Задний клей, используемый для светодиодных лент
Не водонепроницаемые светодиодные ленты со степенью защиты IP20 и водостойкие водонепроницаемые световые ленты IP54 прикрепляются самоклеящейся лентой к задней части световых полос, когда они покидают завод, для облегчения установки .
Обычно клейкая лента, используемая для световых полос, представляет собой самоклеящуюся ленту, производимую компанией 3M. Самая распространенная клейкая лента – 300лсе
Кроме того, есть клей белый, теплопроводный тепе синий, лента ВХБ красная и т. Д.Каждый тип ленты имеет разную вязкость.
Обязательно выберите ленту, которая вам подходит. В противном случае световой ленте может не хватить силы сцепления из-за длительного использования, и световая полоса может отвалиться.
Кроме того, чтобы снизить стоимость производства легкой ленты, некоторые предприятия выбирают поддельную ленту 3M.
Внешний вид этой ленты мало чем отличается от настоящей ленты 3М. Если вы не обращаете внимания, вы не сможете его различить.Такая лента недостаточно липкая, и после длительного использования она легко отвалится.
Следовательно, когда вы покупаете светодиодную ленту, вы должны полировать глаза и тщательно различать, чтобы производитель не обманул вас.
4. Введение яркости светодиодной ленты
Есть много факторов, которые влияют на яркость светодиодных фонарей, и мы рассмотрим их один за другим.
1. Яркость у разных видов ламповых бусин разная.
3528-0.08w-Яркость одиночного шарика лампы составляет около 7-8лм
5050-0.24w-24-26lm
2835-0.2w-24-26lm
3014-0.1w-10-12lm
2216-0.1 w-10-12lm
5630-0.5w-50-55lm
2110-0.1w-10-12lm
2. ИСПОЛЬЗУЙТЕ тот же светодиодный чип, но с другим сопротивлением в одной печатной плате, яркость светодиодной ленты отличается
Например, следующие светодиодные ленты – это 2835–120 светодиодов / M 3000K Color, и схема, которую они выбирают, точно такая же, и также используется тот же светодиодный чип .
Однако сопротивление первой световой полосы составляет 120 Ом, а сопротивление второй световой полосы составляет 91 Ом, тогда вторая световая полоса ярче первой.
Конечно, это не значит, что чем меньше выбранное сопротивление, тем лучше. Каждой схеме цепи соответствует минимальное предельное значение сопротивления. Если оно ниже этого значения сопротивления, световая полоса сгорит из-за перегрева.
Следовательно, в соответствии с фактическими потребностями, цель регулировки яркости всей лампы может быть достигнута путем выбора различных схем сопротивления.
3. Влияние длины световой полосы на яркость
Светодиодная лента с постоянным напряжением, когда длина световой полосы больше 5 м, падение напряжения на полосе будет более очевидным, тогда напряжение положения первого светодиода и конечного положения светодиода светодиодной ленты будут несовместимы, конечное напряжение будет ниже, чем напряжение первого светодиода.
Как показано на рисунке ниже, напряжение питания составляет 12,4 В, а остаточное напряжение упало до 10.7 В, что вызовет проблему непостоянной яркости всей световой полосы.
Следовательно, когда длина световой полосы превышает 5 м, эту проблему можно решить путем подачи питания на оба конца, как показано на следующем рисунке.
4. Влияние рабочего напряжения на яркость
Световые полосы постоянного напряжения, такое же количество светодиодов, та же схема схемы, с использованием тех же светодиодных чипов, с одинаковым сопротивлением, если длина светодиода полоса длиннее, светодиодная полоса 24 В ярче, чем светодиодная полоса 12 В.Это связано с тем, что чем выше напряжение, тем меньше падение напряжения, как показано на рисунке ниже.
Напряжение на конце светодиодной ленты 24 В составляет 22 В, и напряжение, подаваемое на каждый светодиод, составляет 2,8 В, в то время как напряжение на конце светодиодной ленты 12 В составляет 10 В, а напряжение, подаваемое на каждый светодиод, составляет 2,5 В. . Вы должны знать, что номинальное значение Vf светодиода составляет 3 В, очевидно, что 2,8 В ближе к номинальному значению Vf 3,0 В, поэтому световая полоса ярче.
5. Влияние микросхемы постоянного тока на яркость
Из-за внутреннего сопротивления печатной платы световой полосы светодиодная лента постоянного тока также имеет падение напряжения, но в схеме используется постоянный ток полоса отличается от полосы постоянного напряжения.
На рисунке ниже показана принципиальная электрическая схема светодиодной ленты постоянного напряжения .
На рисунке ниже показана принципиальная схема светодиодной ленты постоянного тока .
В каждой группе светодиодов в световой полосе постоянного тока имеется по одной микросхеме. Светодиод будет подключен параллельно микросхеме IC и динамически регулировать подаваемое на него напряжение. Чтобы светодиоды всей группы работали на номинальном напряжении.Это позволит сохранить постоянную яркость всей светодиодной ленты.
6. Влияние размера светоизлучающего кристалла на яркость
a . Лампы одного и того же типа имеют светодиодные светоизлучающие чипы разных размеров, что приводит к разной яркости светодиодов.
Разница между высокой и нормальной яркостью светодиода вызвана разными размерами светоизлучающего чипа, используемого в светодиодах.
Например, светодиод 5050 имеет 18-20 лм, 20-22 лм, 22-24 лм, 24-26 лм и т. Д.
б . Разные типы светодиодов имеют разную яркость.
Например, яркость одного светодиода 5050 или 2835 в основном составляет около 20-24 лм, тогда как яркость светодиода 5630 может достигать 45-55 лм. Это связано с тем, что светодиодный чип, используемый в 5630 LED, больше, чем чип, используемый в других светодиодах.
Конечно, по сравнению с другими моделями того же типа светодиода, чем крупнее микросхема, тем выше яркость и выше цена.
7. Влияние плотности шариков лампы на яркость
Используйте тот же тип светодиода, если яркости недостаточно, вы можете увеличить яркость, увеличив плотность светодиодов.
Например, тип светодиодной ленты 3528-120 светодиодов / м будет намного ярче, чем тип 3528-60 светодиодов / м, а 5050-30 светодиодов / м будет намного темнее, чем 5050-60 светодиодов / м.
5. Плотность светодиодов и потребляемая мощность светодиодных лент
Мы знаем, что для светодиодов того же типа увеличение количества светодиодов на метр может увеличить яркость светодиодных лент. Конечно, это также увеличивает мощность световой полосы.
Следовательно, чем больше плотность светодиодных лент с одинаковой схемной структурой, тем больше мощность.
Обычно количество светодиодов для светодиодных лент составляет 30 светодиодов / м, 60 светодиодов / м2, 90 светодиодов / м2, 120 светодиодов / м2, 240 светодиодов / м2.
Итак, чем больше мощность, тем ярче световая полоса?
Здесь необходимо указать ключевой параметр: световая эффективность.
Световая отдача – это параметр, характеризующий эффективность фотоэлектрического преобразования лампы. Это относится к яркости светодиодного света, который может излучаться на ватт мощности. Единица измерения – лм / Вт.Чем больше значение, тем выше эффективность фотоэлектрического преобразования, а тем выше энергоэффективность .
Например, есть два завода, которые производят одну и ту же светодиодную ленту 2835-120 светодиодов / м. Мы маркируем световую полосу, произведенную на заводе, как световую полосу №1, а второй завод – как световую полосу №2.
Световая полоса № 1 ↓
Световая полоса № 2 ↓
В отчете об испытании интегрирующей сферы мы видим, что яркость световой полосы No.1 лучше, чем световые полосы №2, но мощность световой полосы №1 составляет 9,22 Вт, что меньше, чем у световых полос №2. Что случилось?
Световая полоса № 2 имеет большую мощность, чем световая полоса № 1, поэтому она потребляет больше энергии. Как видно из протокола испытаний, световой эффект световой полосы № 2 составляет 92,43 лм / Вт, а световой эффект № 1 – 141,01 лм / Вт.
Следовательно, неразумно судить о яркости световой полосы просто по уровню мощности, и мы должны обращать внимание на световую эффективность световой полосы, чтобы достичь цели использования светодиодных ламп для экономии энергии.
6. Цветовая температура светодиодной ленты
1. Обычные цвета имеют следующие цвета: теплый белый свет, диапазон цветовой температуры составляет около 2100K-3000K. Натуральный белый цвет, диапазон цветовой температуры около 4000-5000К; положительный белый свет (цвет полуденного солнечного света), диапазон цветовой температуры составляет около 5000K-6000K, холодный белый свет, цвет будет близок к синему, а цветовая температура выше 6000K.
Поскольку цветовая температура, соответствующая приведенным выше условиям, является интервалом, диапазон этого интервала относительно велик.Если завод по производству светодиодных лент производит световые ленты в соответствии с этим стандартом, цвет светодиодных лент будет серьезно нестабильным.
Следовательно, существует строгий международный регламент, согласно которому цветовую температуру квалифицированного источника света необходимо контролировать в пределах 7 шагов .
Допуск по цвету светодиодных лент – В этой статье подробно представлены все знания о допуске по цвету светодиодных ламп.
Обычно, когда мы покупаем световую полосу, мы не только говорим поставщику, что мне нужны полосы белого или теплого белого света, но также объясняем, что температура белого цвета составляет 4000K, а температура теплого белого – 3000K.Так пусть завод поймет, какие светодиодные ленты вам нужны.
2. Выбор цветовой температуры
Вообще говоря, люди, находящиеся в помещении с высокой цветовой температурой выше 5000K, более склонны к возбуждению, сосредоточению внимания, выполнению деликатной работы, а также более склонны к утомлению.
Низкая цветовая температура 3000K будет более расслабленной и более безопасной, в то время как умеренный естественный свет с цветовой температурой около 4000K может лучше отражать цвет самого объекта.
Выбор того, какую цветовую температуру света мы используем, зависит не только от личных предпочтений, но и от расположения пользователя.
7. Классификация мощности светодиодных лент
1. Источник питания для низковольтных лент
Согласно характеристикам внешнего вида, источник питания в основном делится на три типа: настольный источник питания, источник питания с алюминиевым корпусом, и водонепроницаемый блок питания.
Блок питания настольного компьютера очень похож на внешний блок питания ноутбука, единственная разница заключается в выходном напряжении.
Блок питания с алюминиевым корпусом имеет больше выходных клемм постоянного тока, что позволяет подключать больше светодиодных лент параллельно для облегчения проводки. В основном используется в стационарных и централизованных местах электроснабжения.
Водонепроницаемый блок питания в основном используется в дождливую или влажную среду.
2. Источник питания для высоковольтных светодиодных лент
Существует два типа шнуров питания для высоковольтных световых лент: простая версия и индивидуальная версия.
Перед тем, как покинуть завод, каждый светодиодный светильник будет оснащен шнуром питания простой версии.
После того, как пользователь получит световые полосы, подключите шнур питания непосредственно к розетке переменного тока, и свет будет работать. Загорается.
Шнур питания индивидуализированной версии будет лучше, чем простой, и не будет никаких стробоскопических проблем со светящейся полосой.
10 различий между светодиодной лентой 110–240 В и светодиодной лентой 12 В / 24 В – Прочтите эту статью, чтобы узнать больше о светодиодных лентах со стробоскопом.
8. Регулировка яркости и управление цветом светодиодных лент
Все низковольтные монохроматические световые полосы поддерживают затемнение. Существует два основных метода затемнения световых лент: затемнение с помощью регулируемого источника питания и затемнение с помощью низковольтного диммера.
Регулируемая яркость источника питания требует использования настенного регулирующего светорегулятора переменного тока и регулируемого источника питания.
Основными методами диммирования источника питания с регулируемой яркостью являются TRIAC Dimming / DALI Dimming / 0 / 1-10V Dimming / ZigBee Dimming.
Схема подключения следующая:
Для диммирования с помощью низковольтного диммера необходим диммер постоянного тока. Диммеру требуется источник питания DC12V или DC24V, а затем подключите положительный и отрицательный полюса светодиодной ленты к положительному и отрицательному полюсам выходного конца диммера.
Схема подключения выглядит следующим образом:
9. Устройство рассеивания тепла светодиодной ленты
Алюминиевые профили в качестве аксессуаров для светодиодных лент подняли линейное освещение на новый уровень.
Применение светодиодных лент больше не ограничивается областью вспомогательного или декоративного освещения. Один за другим появляются все больше основных осветительных приборов.
Например, следующие основные осветительные приборы получили широкую оценку клиентов после их выпуска на рынок. Появление алюминиевых пазов делает светодиодные ленты более популярными в области линейного освещения.
Светодиодные ленточные светильники есть практически в любой световой сцене.
Вешалки, лестницы, плинтусы, шкафы, подземные светильники и т. Д. В этих местах, если вы хотите сделать прямые линии сияния, незаменимы светодиодные алюминиевые профили.
Кроме того, некоторые характеристики, присущие алюминиевому профилю, такие как простота установки, красивый внешний вид и хорошее рассеивание тепла, также очень нравятся пользователям, что делает его популярным среди людей.
10. Технология водонепроницаемости светодиодных лент
Есть четыре основных уровня водонепроницаемости светодиодных лент, которые в основном соответствуют требованиям водонепроницаемости для различных сценариев применения.
1. Падение водостойкого клея : нанесение слоя клея на поверхность голой светодиодной ленты. Этот слой клея может быть силиконом, эпоксидной смолой или полиуретановым клеем.
Какой клей для светодиодной ленты лучше всего – В этой статье объясняется, как выбрать правильный водостойкий клей для световой ленты.
Уровень водонепроницаемости при использовании этого процесса может привести к тому, что светодиодная лента достигнет IP54, но многие фабрики называют этот вид световой полосы световой полосой IP65, что на самом деле не соответствует уровню водонепроницаемости IP65.
2. Наденьте водонепроницаемый силиконовый кожух : Световая полоса на плате закрыта силиконовой втулкой, а две стороны гильзы герметизированы силиконовой заглушкой в виде клея. Уровень водонепроницаемости этого процесса может достигать IP65.
3. Нано-водонепроницаемость : Пленка нанопокрытия образуется на поверхности голой полосы. Сформированная пленка интегрирована, что может предотвратить контакт молекул воды с электронными компонентами светодиодной ленты.Эта водонепроницаемость может достигать уровня IP65.
4. Водонепроницаемость экструзии силикона : Световая полоса без покрытия пропускается через высокотемпературный экструдер силикона, а силикон и световая полоса отливаются под давлением в один корпус.
Затем силиконовый водонепроницаемый соединитель провода питания будет отлит под давлением на конце световой полосы. Уровень водонепроницаемости этого процесса может достигать IP67.
5. Интегрированная технология формования TPU : световая полоса без покрытия и жидкий состав TPU отверждаются вместе, и на обеих сторонах световой полосы отсутствуют заглушки, нет вторичного технологического вмешательства, так что водонепроницаемость световая полоса достигает уровня IP68, и при использовании под водой не возникает проблем.
11. Способ подключения светодиодной ленты
1. Соединение двух светодиодных лент
Светодиодные ленты можно разрезать произвольно, поэтому вам понадобится гибкий метод соединения для соединения световых лент. Самый распространенный способ соединения светодиодных лент – соединение их с помощью защелкивающихся соединителей.
Конечно, у этого способа подключения тоже есть свои ограничения, то есть для водонепроницаемой светодиодной ленты после второй стыковки уже не будет такого же уровня водонепроницаемости, как у исходной светодиодной ленты.
Следовательно, для водонепроницаемой светодиодной ленты, если среда установки должна иметь такой высокий уровень водонепроницаемости, не обрезайте ее для использования. Вы можете напрямую попросить поставщика подобрать водонепроницаемую световую полосу нужной длины. Это должно быть лучшим решением для вас.
2. Соединение между светодиодной лентой и источником питания
Обычно провод питания светодиодной ленты представляет собой одноцветную полосу с красно-черным проводом или гнездовой разъем постоянного тока на конце.
Красный и черный провода используются для облегчения подключения источника питания к клеммным колодкам, таким как алюминиевый источник питания. Разъем постоянного тока удобно подключать с помощью штекерного разъема постоянного тока, аналогичного настольному источнику питания.
Двухцветные световые полосы и световые полосы CCT будут иметь 3 провода на конце для облегчения подключения к клеммам контроллера двухцветных световых полос.
Световая полоса RGB, конец будет иметь провод RGB или разъем RGB-4PIN, что удобно для быстрого подключения к контроллеру RGB.
12. Как установить светодиодную полосу
1. Установка в помещении: Обычно перед отправкой с завода, неводонепроницаемая световая полоса без покрытия, водонепроницаемая световая полоса с эпоксидным покрытием и световая полоса из силиконовой трубки, задняя часть световая полоса будет покрыта клеем 3М.
При установке необходимо только оторвать клейкую антиадгезионную бумагу, а затем вставить световую полосу в соответствующее положение.
Конечно, все световые полосы можно закрепить силиконовыми зажимами.Эпоксидная световая полоса или ламповая световая полоса, поскольку основная часть световой ленты относительно тяжелая, поэтому для ее фиксации лучше использовать зажимы, как показано на рисунке.
2. Установка на открытом воздухе: Если он установлен на открытом воздухе, где он не будет намокать дождевой водой, вы можете использовать пояс с трубчатым светом IP65. В основном фиксируется защелками или пазами.
Если это бассейн или небольшой корабль, рекомендуется использовать водонепроницаемые световые полосы IP67 или IP68.Способ крепления – в основном пряжка или слот для карты. В то же время сделайте водонепроницаемую обработку разъема источника питания. Рекомендуется использовать водонепроницаемую распределительную коробку, как показано на рисунке.
13. Обычные методы упаковки светодиодных лент
Наиболее распространенный метод упаковки для световых полос – упаковка катушек + антистатический пакет
1. Существует два основных типа антистатических пакетов , серебряных и прозрачный. Мешки разных размеров выбираются в зависимости от размеров катушек.
2. Есть в основном два типа катушек : пластиковые катушки и катушки для бумаги. Цвета барабанов в основном черный и белый. Выбирайте катушки разных размеров по размеру разных световых полос.
3. Этикетки , каждый пакет должен иметь соответствующую этикетку, чтобы указать характеристики световой полосы.
4. Осушитель , если световая полоса остается слишком долго без освещения, если влажность среды хранения относительно высока, светодиодная световая полоса легко отсыревает, поэтому каждый рулон световой полосы будет оснащен влагопоглотитель в упаковочном пакете.Конечно, лучше всего вовремя установить и использовать купленные световые ленты, а не оставлять их надолго. Предотвратите старение и влажность ламповых бусин, что повлияет на срок службы.
5. Инструкция , производитель светодиодных лент с обычным режимом работы предоставит руководство по эксплуатации световых полос в каждом упаковочном пакете, в котором будет указано использование световой полосы и меры предосторожности при ее использовании.
6. Аксессуары , если вы покупаете водонепроницаемые световые полосы IP65 или IP67, IP68, в каждой сумке будут соответствующие аксессуары для пряжек и вилок, как показано на рисунке ниже.
14. Индивидуальная настройка световых полос
Светодиодные световые полосы, как очень популярный световой продукт, для удовлетворения различных потребностей людей в освещении, конечно, необходимы некоторые специальные настройки.
Световая полоса не только тонкая, но и очень длинная.
Ширина печатной платы световой полосы, толщина платы, структура схемы платы, внешний вид платы, цвет платы, печать логотипа платы и т. Д. Могут быть свободно спроектированы и настроены.
Электрические параметры светодиодной ленты, такие как мощность, яркость, цветовая температура, индекс цветопередачи и т. Д., Могут быть свободно отрегулированы и настроены на заводе.
Плотность шариков лампы, модель шарика лампы, размер шарика лампы, выбор марки светодиодного чипа шарика лампы и т. Д. Можно настроить индивидуально.
Эффект изменения управления световой полосой, приложение специальной сцены, специальные функции и т. Д. Можно настроить.
1. Если вы, , можете спроектировать внешний вид световой полосы и цепи световой полосы, вам нужно только отправить разработанные чертежи сотрудничающему поставщику, а затем, после того, как завод подтвердит, что это правильно, следующее будет может сделать доску и произвести продукт.
2. Если у вас есть собственных идей , вам нужно только создать эффект освещения сцены, которого вы хотите достичь, и поставщик предоставит вам план. После его принятия, следующий будет производить плату напрямую и производить продукт
3. О настройке логотипа , вам нужно только предоставить изображение логотипа поставщику.
4. Для списка сертификатов , если вам нужен номер сертификата UL вашей собственной компании, но вы не хотите тратить слишком много денег на повторную сертификацию самостоятельно, тогда вы сначала найдете поставщика с сертификатом UL, а затем для сотрудничества с поставщиком вам нужно только предоставить некоторые документы, после чего поставщик достигнет соглашения о листинге с UL, чтобы сгенерировать для вас новый номер сертификации UL.Таким образом, необходимо взимать только небольшую часть комиссии.
15. Меры предосторожности при использовании светодиодных лент
1. Используйте изолированный источник питания 24 В постоянного тока для управления светодиодной лентой, а пульсации источника постоянного напряжения менее 5%. Невозможно понизить мощность за счет резистивно-емкостной и неизолированной светодиодной ленты драйвера источника питания и т. Д.
2. Чтобы обеспечить долговечность и надежность лент, не сгибайте дугу диаметром 60 мм или меньше , не складывайте, чтобы не повредить борта лампы или не сломаться.
3. Для обеспечения жизни и окружающей среды огней, при использовании силы нельзя тянуть шнур питания, чтобы избежать повреждений, чтобы запретить столкновение светодиодных фонарей.
4. Во время установки положительного и отрицательного напряжения на шнур питания не выбирайте источник питания с неправильным напряжением и изделие такое же, чтобы избежать повреждения изделия.
5. Светодиодные лампы следует хранить в сухом закрытом помещении, предлагаемый период хранения не должен быть слишком долгим перед распаковкой, рабочая температура: –
20 ℃ ~ + 45 ℃, Температура хранения: -0 ℃ ~ + 60 ℃, не водонепроницаемая лампа для внутреннего использования, относительная влажность не выше 70%.
6. В практических приложениях источник питания должен оставлять 20% запаса (рекомендуется использовать только 80% мощности) для обеспечения достаточного напряжения
приводные устройства
7. Не делайте этого. используйте любые кислые, щелочные адгезивные продукты (включая, помимо прочего, стекло, пластик и т. упаковка, пожалуйста, не загорайте световую полосу в течение длительного времени.
9. Обрежьте световую полосу только в том месте, где метка напечатана на теле светодиодной световой полосы (разрезание всего отрезанного блока), в противном случае световая полоса не будет светиться для всего ряда отрезанного блока. .
10. При установке светодиодной ленты обрежьте ее ножницами, не оставляя заусенцев, чтобы избежать короткого замыкания.
11. Не включайте питание во время установки или сборки световой ленты. Электропитание можно включить только тогда, когда соединение и установка в порядке.
12. В процессе установки и использования не ударяйте по световой полосе тупым предметом, не нажимайте на световую полосу тяжелыми предметами и не трясите ее.
13. Задний конец светодиодной ленты необходимо закрыть хвостовой заглушкой и приклеить стекло, приклеенное или скрепить скотчем. При использовании на открытом воздухе он должен быть защищен от воды.
14. Только две световые полосы с одинаковой спецификацией и источником питания могут быть соединены друг с другом, а общая длина соединения не может превышать максимально допустимую длину
15.Для установки и фиксации, пожалуйста, не используйте проволоку из металлических материалов, чтобы связать светодиодную ленту, чтобы избежать падения железной проволоки на пояс лампы, что приведет к утечке тока, короткому замыканию и сожжению полосы света.
16. Мощность блока питания должна быть больше, чем напряжение, указанное на светодиодной полосе, и его следует устанавливать в безопасном месте.
17. Во время использования светодиодных лент не оборачивайте и не накрывайте полосы какими-либо предметами, чтобы обеспечить хороший отвод тепла.
18. Этот товар не является детской игрушкой, но он легко вызывает интерес у детей. Пожалуйста, устанавливайте его в таком месте, где дети не могут дотронуться до него или использовать его под присмотром.
16. Поиск и устранение неисправностей светодиодной ленты
№ | Явление неисправности | Возможные причины | Решения |
1 | Все светодиоды не горят или обесцвечиваются | № 9156 900 от источника питания 900 драйвер | Питание |
Полоса с обратной полярностью | Правильная разводка | ||
Короткое замыкание шины внешнего источника питания, автоматическая защита от короткого замыкания импульсного источника питания | Исключение короткого замыкания, повторная передача | ||
Сгорел предохранитель питания | Замените предохранитель | ||
2 | Части светодиодных блоков темные или обесцвечивание | Нет питания от частей драйвера | Проверьте систему питания, устраните неисправности |
Часть ошибка линии питания световой струны | Че Проверьте цепь питания, устранение неисправностей | ||
3 | Неравномерный световой поток или короткая яркость | Мощность перегрузки | Добавьте мощность |
Потеря мощности коммутации | Жирные провода питания или отрегулируйте мощность положение источника питания (дальний свет с более близким положением) Убедитесь, что линейное напряжение в лампе через каждые пять метров в 95% от номинального напряжения выше | ||
Чрезмерное количество подключенных световых цепочек | Регулировка количества каждого источника питания ответвление лампы, соответствует требованиям каждой цепи питания с самой большой лампой | ||
4 | Мигание светодиода | Плохие контакты проводки | Найдите точку неисправного элемента, устранение неисправностей |
5 | Индивидуальный светодиод темный | Электростатический пробой | Узнайте о соответствующем электрическом al и хорошо заземлен, замените SMD. |