ประเภท: อิเล็กทรอนิคส์ในทางปฏิบัติ, แหล่งกำเนิดแสง, ทุกอย่างเกี่ยวกับไฟ LED, มันทำงานยังไง
จำนวนการดู: 440310
ความเห็นเกี่ยวกับบทความ: 52
หลอดไฟ LED เป็นอย่างไร
บทความพูดถึงการออกแบบโคมไฟ LED มีการพิจารณาหลายรูปแบบของความซับซ้อนที่แตกต่างกันและให้คำแนะนำสำหรับการผลิตแหล่งกำเนิดแสง LED ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 V อย่างอิสระ
ประโยชน์ของหลอดประหยัดไฟ
ข้อดีของหลอดไฟประหยัดพลังงานเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวาง ประการแรกคือการใช้พลังงานต่ำและมีความน่าเชื่อถือสูง ปัจจุบันหลอดฟลูออเรสเซนต์แพร่หลายมากที่สุด โคมไฟดังกล่าว การใช้พลังงาน 20 วัตต์ให้แสงสว่างเดียวกับหลอดไส้ร้อยวัตต์ ง่ายต่อการคำนวณว่าประหยัดพลังงานได้ห้าครั้ง
เมื่อเร็ว ๆ นี้หลอดไฟ LED กำลังถูกเข้าใจในการผลิต ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพและความทนทานสูงกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์มาก ในกรณีนี้ใช้ไฟฟ้าน้อยกว่าหลอดไส้สิบเท่า ความทนทานของหลอดไฟ LED สามารถเข้าถึง 50 หรือมากกว่าพันชั่วโมง
แน่นอนว่าแหล่งกำเนิดแสงรุ่นใหม่นั้นมีราคาแพงกว่าหลอดไส้ธรรมดา แต่สิ้นเปลืองพลังงานน้อยกว่าและมีความทนทานเพิ่มขึ้น ตัวบ่งชี้สองตัวสุดท้ายถูกออกแบบมาเพื่อชดเชยค่าใช้จ่ายสูงของหลอดไฟชนิดใหม่
วงจรใช้งานจริงของหลอดไฟ LED
เป็นตัวอย่างแรกเราสามารถพิจารณาอุปกรณ์ของหลอดไฟ LED ที่พัฒนาโดย บริษัท "SEA Electronics" โดยใช้วงจรพิเศษ วงจรไฟฟ้าของหลอดดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1
รูปที่ 1 รูปแบบของหลอดไฟ LED ของ บริษัท "SEA Electronics"
สิบปีที่แล้วไฟ LED สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้เท่านั้น: ความเข้มของแสงไม่เกิน 1.5 ... 2 ไมโครเซลล์ ไฟ LED สว่างเป็นพิเศษได้ปรากฏขึ้นแล้วซึ่งพลังงานการแผ่รังสีสูงถึงระดับแสงเทียนหลายสิบดวง
เมื่อใช้ LED พลังงานสูงร่วมกับอุปกรณ์แปลงเซมิคอนดักเตอร์มันเป็นไปได้ที่จะสร้างแหล่งกำเนิดแสงที่สามารถทนต่อการแข่งขันกับหลอดไส้ ตัวแปลงที่คล้ายกันดังแสดงในรูปที่ 1 วงจรค่อนข้างง่ายและมีชิ้นส่วนจำนวนน้อย นี่คือความสำเร็จผ่านการใช้งานของ microcircuits พิเศษ
ชิป IC1 BP5041 ตัวแรกคือตัวแปลง AC / DC แผนภาพโครงสร้างแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 2 บล็อกไดอะแกรมของ BP5041
microcircuit ทำในกรณีประเภท SIP แสดงในรูปที่ 3
รูปที่ 3
ตัวแปลงที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายแสงสว่าง 220V ให้แรงดันเอาต์พุต 5V ที่ปัจจุบันประมาณ 100 มิลลิแอมป์ การเชื่อมต่อกับเครือข่ายนั้นใช้วงจรเรียงกระแสที่ทำกับไดโอด D1 (โดยหลักการแล้วมันเป็นไปได้ที่จะใช้วงจรบริดจ์ของวงจรเรียงกระแส) และตัวเก็บประจุ C3 ตัวต้านทาน R1 และตัวเก็บประจุ C2 ขจัดเสียงรบกวน ดูเพิ่มเติมที่ - วิธีเชื่อมต่อหลอด LED กับเครือข่าย 220 V.
อุปกรณ์ทั้งหมดได้รับการป้องกันโดยฟิวส์ F1 ซึ่งจะต้องไม่เกินกว่าที่ระบุในแผนภาพ ตัวเก็บประจุ C3 ถูกออกแบบมาเพื่อให้เรียบระลอกของแรงดันไฟฟ้าขาออกของคอนเวอร์เตอร์ ควรสังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าขาออกไม่ได้มีการแยกกระแสไฟฟ้าจากเครือข่ายซึ่งไม่จำเป็นอย่างสมบูรณ์ในวงจรนี้ แต่ต้องมีการดูแลและปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยเป็นพิเศษในระหว่างการผลิตและการว่าจ้าง
ตัวเก็บประจุ C3 และ C2 ต้องมีแรงดันไฟฟ้าที่ทำงานอย่างน้อย 450 V. ตัวเก็บประจุ C2 ต้องเป็นฟิล์มหรือเซรามิก ตัวต้านทาน R1 สามารถต้านทานได้ในช่วง 10 ... 20 โอห์มซึ่งเพียงพอสำหรับการทำงานปกติของตัวแปลง
การใช้ตัวแปลงนี้ช่วยลดความจำเป็นในการใช้หม้อแปลงแบบ step-down ซึ่งลดขนาดโดยรวมของอุปกรณ์ลงอย่างมาก
คุณสมบัติที่โดดเด่นของชิป BP5041 คือการมีตัวเหนี่ยวนำในตัวดังแสดงในรูปที่ 2 ซึ่งจะช่วยลดจำนวนของสิ่งที่แนบและขนาดโดยรวมของแผงวงจร
ในฐานะที่เป็นไดโอด D1, ไดโอดใด ๆ ที่มีแรงดันย้อนกลับอย่างน้อย 800 V และกระแสที่แก้ไขอย่างน้อย 500 mA เหมาะสม ไดโอดนำเข้าที่แพร่หลาย 1N4007 ตอบสนองเงื่อนไขดังกล่าวได้อย่างสมบูรณ์ วาริสเตอร์ VAR1 ประเภท FNR-10K391 ถูกติดตั้งที่อินพุตของวงจรเรียงกระแส โดยมีวัตถุประสงค์คือเพื่อปกป้องอุปกรณ์ทั้งหมดจากเสียงรบกวนและไฟฟ้าสถิตย์
ชิป IC ตัวที่สองชนิด HV9910 เป็นตัวปรับกระแสไฟฟ้า PWM สำหรับไฟ LED ที่ให้ความสว่างสูง การใช้ทรานซิสเตอร์ MOSFET ภายนอกสามารถตั้งค่ากระแสในช่วงจากไม่กี่มิลลิแอมป์ถึง 1A กระแสนี้ถูกตั้งค่าโดยตัวต้านทาน R3 ในวงจรป้อนกลับ ชิปมีอยู่ใน SO-8 (LG) และ SO-16 (NG) ลักษณะที่ปรากฏปรากฏในรูปที่ 4 และในรูปที่ 5 บล็อกไดอะแกรม
รูปที่ 4 ชิป HV9910
รูปที่ 5 บล็อกไดอะแกรมของชิป HV9910
ด้วยการใช้ตัวต้านทาน R2 ความถี่ของออสซิลเลเตอร์ภายในสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในช่วง 20 ... 120 KHz ด้วยความต้านทานของตัวต้านทาน R2 ที่ระบุในแผนภาพจะมีค่าประมาณ 50 KHz
L1 ตัวเหนี่ยวนำถูกออกแบบมาเพื่อเก็บพลังงานในขณะที่ทรานซิสเตอร์ VT1 เปิดอยู่ เมื่อทรานซิสเตอร์ปิดพลังงานที่เก็บไว้ในเค้นจะถูกส่งผ่านไดโอดความเร็วสูง Schottky D2 ไปยังไฟ LED D3 ... D6
นี่เป็นเวลาที่จะระลึกถึงกฎการเหนี่ยวนำตนเองและพราน ตามกฎนี้กระแสเหนี่ยวนำมักจะมีทิศทางที่ฟลักซ์แม่เหล็กของมันชดเชยการเปลี่ยนแปลงในฟลักซ์แม่เหล็กภายนอกซึ่ง (เปลี่ยน) ทำให้เกิดกระแสนี้ ดังนั้นทิศทางของ EMF ของการเหนี่ยวนำตนเองจึงมีทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของ EMF ของแหล่งพลังงาน นั่นคือสาเหตุที่ไฟ LED ติดสว่างในทิศทางตรงกันข้ามโดยคำนึงถึงแรงดันไฟจ่าย (ขา 1 ของ IC2 ซึ่งระบุไว้ในแผนภาพเป็น VIN) ดังนั้นไฟ LED จะเปล่งแสงอันเนื่องมาจาก EMF ของขดลวดเหนี่ยวนำตนเอง L1
ในการออกแบบนี้มีการใช้ไฟ LED Superbright 4 ดวงในประเภท TWW9600 แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะใช้หลอด LED ชนิดอื่นที่ผลิตโดย บริษัท อื่น
เพื่อควบคุมความสว่างของไฟ LED ในชิปมี PWM_D อินพุต, PWM - การมอดูเลตจากเครื่องกำเนิดภายนอก ในรูปแบบนี้ไม่ได้ใช้ฟังก์ชั่นดังกล่าว
หากคุณกำลังทำหลอดไฟ LED ด้วยตัวเองคุณควรใช้ตัวเรือนที่มีขนาดฐานสกรู E27 จากหลอดประหยัดไฟที่ใช้พลังงานไม่ได้ซึ่งมีกำลังไฟอย่างน้อย 20 วัตต์ ลักษณะที่ปรากฏของโครงสร้างจะแสดงในรูปที่ 6
รูปที่ 6 หลอดไฟโฮมเมด LED
แม้ว่ารูปแบบที่อธิบายไว้นั้นค่อนข้างง่าย แต่ก็ไม่สามารถที่จะแนะนำสำหรับการผลิตเองได้: คุณจะไม่สามารถซื้อชิ้นส่วนที่ระบุไว้ในโครงการหรือคุณสมบัติของผู้ประกอบไม่เพียงพอ บางคนอาจกลัวว่า:“ จะทำอย่างไรถ้าฉันไม่ประสบความสำเร็จ” สำหรับสถานการณ์เช่นนี้คุณสามารถเสนอทางเลือกที่ง่ายขึ้นอีกมากมายทั้งในวงจรและในการจัดหาชิ้นส่วน
หลอดไฟ LED บ้านที่เรียบง่าย
แผนภาพที่เรียบง่ายของหลอดไฟ LED จะแสดงในรูปที่ 7
รูปที่ 7
แผนภาพนี้แสดงให้เห็นว่าสะพาน rectifier กับบัลลาสต์แบบ capacitive จะใช้พลังงานไฟ LED ซึ่ง จำกัด กระแสออก แหล่งจ่ายไฟดังกล่าวประหยัดและเรียบง่ายไม่กลัวการลัดวงจรกระแสไฟขาออกของพวกเขาถูก จำกัด โดยตัวเก็บประจุของตัวเก็บประจุ วงจรเรียงกระแสดังกล่าวมักจะเรียกว่ากระแสคงตัว
บทบาทของบัลลาสต์แบบ capacitive ในวงจรนั้นดำเนินการโดยตัวเก็บประจุ C1 ด้วยความจุ 0.47 μFแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุต้องมีอย่างน้อย 630 โวลต์ ความจุของมันถูกออกแบบมาเพื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่าน LED มีค่าประมาณ 20 mA ซึ่งเป็นค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ LED
ระลอกของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขสะพานถูกปรับให้เรียบด้วยตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า C2 เพื่อ จำกัด กระแสการชาร์จเมื่อเปิดสวิตช์ตัวต้านทาน R1 จะถูกใช้ซึ่งทำหน้าที่เป็นฟิวส์ในสถานการณ์ฉุกเฉินตัวต้านทาน R2 และ R3 ได้รับการออกแบบเพื่อปลดปล่อยตัวเก็บประจุ C1 และ C2 หลังจากถอดอุปกรณ์ออกจากเครือข่าย
เพื่อลดขนาดแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของตัวเก็บประจุ C2 ถูกเลือกให้เป็น 100 โวลต์ในกรณีที่เกิดการสลาย (เสีย) อย่างน้อยหนึ่งไฟ LED ตัวเก็บประจุ C2 จะถูกชาร์จที่แรงดันไฟฟ้า 310 V ซึ่งจะทำให้เกิดการระเบิดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เพื่อป้องกันสถานการณ์นี้ตัวเก็บประจุนี้ถูกแบ่งโดยซีเนอร์ไดโอด VD2, VD3 แรงดันเสถียรภาพนั้นสามารถพิจารณาได้ดังนี้
ที่ระดับกระแสไฟผ่าน LED 20 mA แรงดันตกจะถูกสร้างขึ้นตามประเภทภายใน 3.2 ... 3.8 V. (คุณสมบัติที่คล้ายกันในบางกรณีอนุญาตให้ใช้ไฟ LED เป็นไดโอดซีเนอร์) ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะคำนวณว่าหากใช้ 20 LED ในวงจรแรงดันตกคร่อมจะเท่ากับ 65 ... 75 V. อยู่ที่ระดับนี้แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C2 จะถูก จำกัด
ควรเลือกไดโอดซีเนอร์เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าสำหรับการปรับเสถียรทั้งหมดสูงกว่าแรงดันตกคร่อมบนไฟ LED เล็กน้อย ในกรณีนี้ในระหว่างการทำงานปกติไดโอดซีเนอร์จะถูกปิดและจะไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของวงจร 1N4754A ไดโอดซีเนอร์ที่ระบุในวงจรมีแรงดันไฟฟ้าคงที่ 39 V และเชื่อมต่อในซีรีส์ - 78 V.
หาก LED อย่างน้อยหนึ่งตัวหยุดทำงานไดโอดซีเนอร์จะเปิดขึ้นและแรงดันไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุ C2 จะคงที่ที่ 78 V ซึ่งต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ C2 อย่างชัดเจนดังนั้นจึงไม่มีการระเบิด
การออกแบบของหลอดไฟ LED ทำที่บ้านแสดงในรูปที่ 8 ดังที่เห็นได้จากรูปประกอบในตัวเรือนจากหลอดประหยัดไฟที่ใช้งานไม่ได้กับฐาน E-27
รูปที่ 8
แผงวงจรพิมพ์ที่วางชิ้นส่วนทั้งหมดทำจากไฟเบอร์กลาสฟอยล์ในรูปแบบต่างๆที่บ้าน ในการติดตั้งไฟ LED เจาะรูเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.8 มม. บนบอร์ดและ 1.0 มม. สำหรับชิ้นส่วนที่เหลือ รูปวาดแผงวงจรแสดงในรูปที่ 9
รูปที่ 9 แผงวงจรพิมพ์และตำแหน่งของชิ้นส่วนในนั้น
ตำแหน่งของชิ้นส่วนต่างๆบนบอร์ดแสดงในรูปที่ 9c ชิ้นส่วนทั้งหมดยกเว้น LED ติดตั้งที่ด้านข้างของบอร์ดซึ่งไม่มีแทร็กที่พิมพ์ มีการติดตั้งจัมเปอร์ไว้ที่ด้านเดียวกันซึ่งแสดงในรูป
หลังจากติดตั้งชิ้นส่วนทั้งหมดที่ด้านข้างของฟอยล์ฟอยล์จะถูกติดตั้ง การติดตั้งไฟ LED ควรเริ่มต้นจากกลางกระดานค่อยๆเคลื่อนไปที่ขอบนอก LED จะต้องถูกปิดผนึกเป็นอนุกรมนั่นคือขั้วบวกของ LED หนึ่งอันเชื่อมต่อกับขั้วลบของอีกตัวหนึ่ง
เส้นผ่านศูนย์กลางของ LED สามารถอยู่ภายใน 3 ... 10 มม. ในกรณีนี้ข้อสรุปของไฟ LED ควรจะเหลืออย่างน้อย 5 มม. จากบอร์ด มิฉะนั้นไฟ LED ก็สามารถทำให้ตื่นเต้นมากเกินไปเมื่อบัดกรี ระยะเวลาในการบัดกรีตามที่แนะนำในคู่มือทั้งหมดไม่ควรเกิน 3 วินาที
หลังจากที่ประกอบและปรับบอร์ดแล้วข้อสรุปของมันจะต้องทำการบัดกรีกับฐานและจะต้องใส่บอร์ดเข้าไปในเคส นอกเหนือจากตัวเคสที่ระบุแล้วยังมีความเป็นไปได้ที่จะใช้ตัวเรือนขนาดเล็กมากขึ้นอย่างไรก็ตามจำเป็นต้องลดขนาดของแผงวงจรพิมพ์โดยไม่ลืมขนาดตัวเก็บประจุ C1 และ C2
ดูเพิ่มเติมที่: ประวัติการซ่อมหลอดไฟ LED
การออกแบบหลอดไฟ LED ที่ง่ายที่สุด
วงจรดังกล่าวแสดงในรูปที่ 10
รูปที่ 10 การออกแบบหลอดไฟ LED ที่ง่ายที่สุด
วงจรประกอบด้วยจำนวนชิ้นส่วนขั้นต่ำ: เพียง 2 LEDs และ ตัวต้านทานดับ. แผนภาพแสดงให้เห็นว่าไฟ LED เปิดอยู่แบบขนาน - ขนาน ด้วยการรวมนี้แต่ละตัวจะป้องกันแรงดันย้อนกลับซึ่งมีขนาดเล็กสำหรับ LED และแรงดันไฟหลักไม่สามารถทนได้ นอกจากนี้การรวมสองครั้งดังกล่าวจะเพิ่มความถี่การกะพริบของหลอดไฟ LED เป็น 100 Hz ซึ่งจะไม่เป็นที่สังเกตเห็นได้ชัดและจะไม่เจาะสายตา ก็พอที่จะจำได้ว่าที่นี่วิธีการเพื่อประหยัดเงินหลอดไส้ธรรมดาถูกเชื่อมต่อผ่านไดโอดเช่นในทางเข้า พวกเขาแสดงวิสัยทัศน์อย่างไม่ราบรื่น
หากไฟ LED สองดวงไม่สามารถใช้งานได้หนึ่งในนั้นสามารถเปลี่ยนเป็นไดโอด rectifier ทั่วไปซึ่งจะป้องกันไดโอดเปล่งแสงจากแรงดันย้อนกลับของเครือข่าย ทิศทางของการรวมควรจะเหมือนกับของ LED ที่หายไป ด้วยการรวมนี้ความถี่การสั่นไหวของ LED จะเป็น 25 Hz ซึ่งจะเห็นได้ชัดตามที่อธิบายไว้ข้างต้น
ในการ จำกัด กระแสผ่าน LED ที่ระดับ 20 mA ตัวต้านทาน R1 จะต้องมีความต้านทานในช่วง 10 ... 11 KOhm ในเวลาเดียวกันกำลังของมันควรมีอย่างน้อย 5 วัตต์ เพื่อลดความร้อนสามารถประกอบด้วยตัวต้านทานหลายตัวที่ดีที่สุดของทั้งสามตัว, 2 วัตต์
ไฟ LED สามารถใช้งานได้เช่นเดียวกับที่กล่าวไว้ในโครงร่างก่อนหน้าหรือสามารถซื้อได้ เมื่อซื้อคุณควรรู้ยี่ห้อของ LED อย่างแม่นยำเพื่อกำหนดกระแสไฟตรง ขึ้นอยู่กับขนาดของกระแสไฟฟ้านี้ความต้านทานของตัวต้านทาน R1 ถูกเลือก
การออกแบบของโคมไฟประกอบตามโครงการนี้แตกต่างกันเล็กน้อยจากสองก่อนหน้านี้: มันสามารถทำในที่อยู่อาศัยจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ประหยัดพลังงานใช้งานไม่ได้ ความเรียบง่ายของวงจรไม่ได้บ่งบอกถึงการมีอยู่ของแผงวงจรพิมพ์: ชิ้นส่วนสามารถเชื่อมต่อโดยการติดตั้งบนผนังดังนั้นอย่างที่พวกเขาบอกว่าในกรณีเช่นนี้การออกแบบจะเป็นไปตามอำเภอใจ
ดูได้ที่ e.imadeself.com
: