วิธีการเชื่อมต่อ LED เข้ากับเครือข่ายแสงสว่าง

หลังจากอ่านหัวข้อนี้บางคนอาจถามว่า“ ทำไม” ใช่ถ้าคุณเพิ่งติด ไดโอดเปล่งแสง แม้ว่าจะเสียบปลั๊กตามรูปแบบบางอย่าง แต่ก็ไม่มีคุณค่าในทางปฏิบัติมันจะไม่นำข้อมูลที่เป็นประโยชน์มาใช้ แต่ถ้าคุณเชื่อมต่อ LED เดียวกันพร้อมกับองค์ประกอบความร้อนที่ควบคุมโดยเครื่องควบคุมอุณหภูมิคุณสามารถควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมดได้ บางครั้งตัวบ่งชี้นี้ช่วยให้คุณกำจัดปัญหาเล็ก ๆ และปัญหาต่าง ๆ

ในแง่ของสิ่งที่ได้พูดไปแล้ว เกี่ยวกับการเปิดไฟ LED ในบทความก่อนหน้างานดูเหมือนเล็กน้อย: เพียงตั้งค่าตัวต้านทาน จำกัด ของค่าที่ต้องการและปัญหาได้รับการแก้ไข แต่ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ดีถ้าคุณป้อน LED ด้วยแรงดันคงที่ที่ถูกต้อง: เมื่อพวกเขาเชื่อมต่อ LED ในทิศทางไปข้างหน้ามันจะยังคงอยู่

เมื่อทำงานกับแรงดันไฟฟ้าสลับทุกอย่างไม่ง่ายนัก ความจริงก็คือนอกเหนือจากแรงดันไฟฟ้าโดยตรงแล้วไฟ LED จะได้รับผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้าของขั้วบวกเพราะแต่ละไซน์ซอยด์ครึ่งรอบเปลี่ยนสัญญาณไปทางตรงข้าม แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับนี้จะไม่ส่องแสง LED แต่มันจะไม่สามารถใช้งานได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้มาตรการเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้า "อันตราย" นี้

ในกรณีของแรงดันไฟเมนการคำนวณของตัวต้านทานการดับควรขึ้นอยู่กับแรงดัน 310V ทำไม? ทุกอย่างง่ายมากที่นี่: 220V คือ แรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันค่าแอมพลิจูดคือ 220 * 1.41 = 310V แรงดันแอมพลิจูดไปยังรากของสองเท่า (1.41) มากกว่าปัจจุบันและไม่ควรลืม นี่คือแรงดันไปข้างหน้าและย้อนกลับที่ใช้กับ LED มันมาจากค่าของ 310V ที่ควรจะคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานการดับและจากแรงดันไฟฟ้านี้มีเพียงขั้วกลับที่ป้องกัน LED

วิธีการป้องกัน LED จากแรงดันย้อนกลับ

สำหรับไฟ LED เกือบทั้งหมดแรงดันย้อนกลับไม่เกิน 20V เพราะไม่มีใครทำวงจรเรียงกระแสแรงดันสูง วิธีการกำจัดความโชคร้ายเช่นนั้นจะป้องกัน LED จากแรงดันย้อนกลับได้อย่างไร

ปรากฎว่าทุกอย่างง่ายมาก วิธีแรกคือการเปิดปกติด้วย LED วงจรเรียงกระแสไดโอด ที่มีแรงดันย้อนกลับสูง (ไม่ต่ำกว่า 400V) ตัวอย่างเช่น 1N4007 - แรงดันย้อนกลับ 1000V กระแส 1A ไปข้างหน้า เขาคือผู้ที่จะไม่พลาดกระแสไฟฟ้าแรงสูงของขั้วลบต่อ LED รูปแบบของการป้องกันดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1 ก

วิธีที่สองไม่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเพียงแค่สับเปลี่ยนหลอด LED ที่มีไดโอดอีกตัวหนึ่งหันไปที่เคาน์เตอร์ขนานรูปที่ 1b ด้วยวิธีนี้ไดโอดป้องกันไม่จำเป็นต้องมีแรงดันย้อนกลับสูงไดโอดพลังงานต่ำใด ๆ เช่น KD521 ก็เพียงพอแล้ว

ยิ่งไปกว่านั้นคุณสามารถเปิดสิ่งที่ตรงกันข้าม - ในขนาน LED สองดวง: เปิดทีละคนพวกเขาจะปกป้องซึ่งกันและกันและแม้กระทั่งทั้งสองจะเปล่งแสงดังแสดงในรูปที่ 1 ค นี่จะเป็นการป้องกันวิธีที่สามแล้ว ทั้งสามรูปแบบการป้องกันจะแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 ไฟ LED ป้องกันวงจรจากแรงดันย้อนกลับ

ตัวต้านทาน จำกัด ในวงจรเหล่านี้มีความต้านทาน24KΩซึ่งให้กระแสประมาณ 220/24 = 9.16mA ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานของ 220V ซึ่งสามารถปัดเศษเป็น 9 จากนั้นพลังของตัวต้านทานการดับจะเป็น 9 * 9 * 24 = 1944mW เกือบสองวัตต์ สิ่งนี้แม้จะมีความจริงที่ว่าปัจจุบันผ่าน LED ถูก จำกัด ที่ 9mA แต่การใช้ตัวต้านทานเป็นเวลานานที่กำลังสูงสุดจะไม่นำไปสู่สิ่งที่ดี: อันดับแรกมันจะเปลี่ยนเป็นสีดำจากนั้นก็เผาให้หมด เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ขอแนะนำให้ติดตั้งตัวต้านทานแบบสองชุดที่ 12Kohm ที่มีกำลังไฟ 2W ต่อตัว

หากคุณตั้งระดับปัจจุบันเป็น 20mA แล้ว ต้านทานพลังงาน จะยิ่งมากขึ้น - 20 * 20 * 12 = 4800mW เกือบ 5W! ตามธรรมชาติแล้วไม่มีใครสามารถจ่ายพลังงานจากเตาดังกล่าวเพื่อให้ความร้อนในอวกาศได้ สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับ LED หนึ่งอัน แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีทั้งหมด พวงมาลัย LED?

ตัวเก็บประจุ - ความต้านทานวัตต์

วงจรที่แสดงในรูปที่ 1a ไดโอดป้องกัน D1“ ตัด” ครึ่งวงจรเชิงลบของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับดังนั้นกำลังของตัวต้านทานการดับจึงลดลงครึ่งหนึ่ง แต่ทั้งหมดเดียวกันพลังยังคงสำคัญมาก ดังนั้นจึงมักจะเป็นตัวต้านทาน จำกัด ตัวเก็บประจุบัลลาสต์: เขาจะ จำกัด กระแสไม่เลวร้ายยิ่งกว่าตัวต้านทาน แต่เขาจะไม่ให้ความร้อน ท้ายที่สุดมันไม่ได้มีไว้สำหรับอะไรเลยที่ตัวเก็บประจุมักจะเรียกว่าความต้านทานอิสระ วิธีการสลับนี้แสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 ไดอะแกรมสำหรับการเปิดไฟ LED ผ่านตัวเก็บประจุแบบบัลลาสต์

ทุกอย่างดูเหมือนว่าจะดีที่นี่แม้จะมีไดโอดป้องกัน VD1 แต่ไม่มีรายละเอียดสองอย่าง ประการแรกตัวเก็บประจุ C1 หลังจากปิดวงจรจะยังคงอยู่ในสถานะที่ชาร์จและเก็บประจุไว้จนกว่าจะมีคนปล่อยประจุด้วยมือของตัวเอง และนี่เชื่อฉันสักวันหนึ่งแน่นอน แน่นอนว่าไฟฟ้าช็อตนั้นไม่ร้ายแรงถึงตาย

ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงความรำคาญตัวเก็บประจุดับเหล่านี้จะถูกแยกโดยตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 200 ... 1,000K มีการติดตั้งระบบป้องกันเดียวกันในแหล่งจ่ายไฟแบบไม่ใช้หม้อแปลงโดยมีตัวเก็บประจุดับในออปโตคัปเปลอร์และวงจรอื่น ๆ ในรูปที่ 3 ตัวต้านทานนี้ถูกกำหนดให้เป็น R1

รูปที่ 3 แผนภาพการเชื่อมต่อของ LED ไปยังเครือข่ายแสงสว่าง

นอกจากตัวต้านทาน R1 แล้วตัวต้านทาน R2 ยังปรากฏบนวงจร วัตถุประสงค์คือเพื่อ จำกัด การไหลเข้าของกระแสผ่านตัวเก็บประจุเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าซึ่งช่วยปกป้องไม่เพียง แต่ไดโอด แต่ตัวเก็บประจุเอง เป็นที่ทราบกันดีจากการปฏิบัติว่าในกรณีที่ไม่มีตัวต้านทานดังกล่าวตัวเก็บประจุจะแตกตัวในบางครั้งความจุของมันจะน้อยกว่าเล็กน้อย ตัวเก็บประจุต้องเป็นเซรามิกสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ทำงานอย่างน้อย 400V หรือพิเศษสำหรับการทำงานในวงจร AC สำหรับแรงดัน 250V

บทบาทสำคัญอีกอย่างหนึ่งถูกกำหนดให้กับตัวต้านทาน R2: ในกรณีที่ตัวเก็บประจุชำรุดก็จะทำหน้าที่เป็นฟิวส์ แน่นอนไฟ LED จะต้องถูกแทนที่ด้วย แต่อย่างน้อยสายเชื่อมต่อจะยังคงเหมือนเดิม ในความเป็นจริงนี่คือวิธีการทำงานของฟิวส์ในใด ๆ แหล่งจ่ายไฟสลับ- ทรานซิสเตอร์ถูกไฟไหม้จนหมดและแผงวงจรก็เกือบจะไม่แตะต้องเลย

ในแผนภาพที่แสดงในรูปที่ 3 จะมีเพียง LED เดียวเท่านั้นที่แสดงให้เห็นถึงแม้ว่าในความเป็นจริงหลายตัวสามารถเปิดได้ตามลำดับ ไดโอดป้องกันจะทำงานได้อย่างสมบูรณ์โดยลำพัง แต่ความจุของตัวเก็บประจุแบบบัลลาสต์จะต้องถูกคำนวณอย่างน้อยประมาณ

วิธีการคำนวณความจุของตัวเก็บประจุดับ

เพื่อที่จะคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานการชุบมันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะลบแรงดันไฟฟ้าตกที่ LED จากแรงดันไฟฟ้า หาก LED หลายดวงเชื่อมต่อเป็นอนุกรมให้เพิ่มแรงดันไฟฟ้าของพวกเขาแล้วลบออกจากแรงดันไฟฟ้า การรู้ถึงแรงดันตกค้างและกระแสที่ต้องการตามกฎของโอห์มนั้นง่ายมากในการคำนวณความต้านทานของตัวต้านทาน: R = (U-Uд) / I * 0.75

ที่นี่ U คือแรงดันไฟฟ้า, Ud คือแรงดันตกคร่อม LEDs (ถ้าเชื่อมต่อ LED เป็นอนุกรม, จากนั้น Ud คือผลรวมของแรงดันไฟฟ้าตกทั่ว LED ทั้งหมด), ฉันคือกระแสผ่าน LEDs, R คือความต้านทานของตัวต้านทานดับ ที่นี่เช่นเคยคือแรงดันไฟฟ้าในโวลต์กระแสไฟฟ้าในแอมเพอเรสผลลัพธ์เป็นโอห์ม 0.75 มีค่าสัมประสิทธิ์สำหรับการเพิ่มความน่าเชื่อถือ สูตรนี้มีให้ในบทความแล้ว "เกี่ยวกับการใช้ไฟ LED".

ขนาดของแรงดันตกโดยตรงสำหรับ LED ที่มีสีต่างกันนั้นแตกต่างกัน ที่ปัจจุบัน 20 mA, ไฟ LED สีแดงคือ 1.6 ... 2.03V, สีเหลือง 2.1 ... 2.2V, สีเขียว 2.2 ... 3.5V, สีฟ้า 2.5 ... 3.7V ไฟ LED สีขาวมีแรงดันตกสูงสุดมีสเปกตรัมการปล่อยกว้าง 3.0 ... 3.7Vมันง่ายที่จะเห็นว่าการกระจายของพารามิเตอร์นี้กว้างพอ

นี่คือแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงของหลอดไฟ LED เพียงไม่กี่ชนิดตามสี ในความเป็นจริงมีหลายสีเหล่านี้และค่าที่แน่นอนสามารถพบได้เฉพาะในเอกสารทางเทคนิคสำหรับ LED เฉพาะ แต่บ่อยครั้งที่สิ่งนี้ไม่จำเป็น: เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ยอมรับได้สำหรับการฝึกฝนมันก็เพียงพอที่จะทดแทนค่าเฉลี่ยบางอย่าง (โดยปกติคือ 2V) ในสูตรแน่นอนถ้านี่ไม่ใช่พวงมาลัยที่มี LED หลายร้อยดวง

ในการคำนวณความจุของตัวเก็บประจุดับใช้สูตรเชิงประจักษ์ C = (4.45 * I) / (U-Uд)

โดยที่ C คือความจุของตัวเก็บประจุในไมโครฟอร์ดฉันเป็นกระแสในหน่วยมิลลิแอมป์ U คือแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายแอมพลิจูดในโวลต์ เมื่อใช้โซ่ของ LED สีขาวที่เชื่อมต่อสามซีรี่ส์, Ud จะอยู่ที่ประมาณ 12V, U คือความกว้างของแรงดันไฟหลักที่ 310V, ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 20mA เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อ จำกัด กระแส

C = (4.45 * I) / (U-Uд) = C = (4.45 * 20) / (310-12) = 0.29865 μFเกือบ 0.3 μF

ค่าตัวเก็บประจุมาตรฐานที่ใกล้ที่สุดคือ 0.15 μFดังนั้นสำหรับการใช้ในวงจรนี้จะต้องใช้ตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนานสองตัว ที่นี่มีความจำเป็นที่จะต้องพูด: สูตรที่ถูกต้องเฉพาะสำหรับแรงดันไฟฟ้าสลับความถี่ 50 Hz สำหรับความถี่อื่นผลลัพธ์จะไม่ถูกต้อง

ต้องตรวจสอบตัวเก็บประจุก่อน

ก่อนใช้ตัวเก็บประจุจะต้องตรวจสอบก่อน สำหรับผู้เริ่มต้นเพียงเสียบ 220V จะดีกว่าผ่านฟิวส์ 3 ... 5A และหลังจาก 15 นาทีตรวจสอบการสัมผัส แต่มีความร้อนที่เห็นได้ชัดเจนหรือไม่ หากตัวเก็บประจุเย็นคุณสามารถใช้งานได้ มิเช่นนั้นต้องแน่ใจว่าได้รับคนอื่นและตรวจสอบล่วงหน้า ท้ายที่สุดแล้วเหมือนกัน 220V ไม่ใช่ 12 ทุกอย่างแตกต่างกันเล็กน้อยที่นี่!

หากการทดสอบนี้สำเร็จตัวเก็บประจุจะไม่ร้อนขึ้นคุณสามารถตรวจสอบว่ามีข้อผิดพลาดในการคำนวณหรือไม่ว่าตัวเก็บประจุนั้นมีความจุเท่ากันหรือไม่ ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องเปิดตัวเก็บประจุเหมือนในกรณีก่อนหน้าในเครือข่ายผ่านแอมป์มิเตอร์เท่านั้น โดยธรรมชาติแล้วแอมป์มิเตอร์ควรเป็น AC

นี่เป็นเครื่องเตือนความจำว่ามัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลที่ทันสมัยไม่สามารถวัดกระแสไฟฟ้าสลับได้ตัวอย่างเช่นอุปกรณ์ราคาถูกที่เป็นที่นิยมตัวอย่างเช่นวิทยุสมัครเล่น DT838 ซีรี่ส์สามารถวัดได้เฉพาะกระแสตรงซึ่งแอมป์มิเตอร์นั้นจะแสดงเมื่อวัดกระแส AC ที่ไม่มีใครรู้ ส่วนใหญ่มีแนวโน้มว่าจะเป็นราคาของฟืนหรืออุณหภูมิบนดวงจันทร์ แต่ไม่ใช่กระแสสลับผ่านตัวเก็บประจุ

หากกระแสที่วัดได้มีค่าใกล้เคียงกับที่ปรากฎในการคำนวณตามสูตรคุณสามารถเชื่อมต่อ LED ได้อย่างปลอดภัย หากแทนที่จะคาดหวัง 20 ... 30 mA จะปรากฏเป็น 2 ... 3A จากนั้นที่นี่อาจเกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณหรือการทำเครื่องหมายตัวเก็บประจุอ่านไม่ถูกต้อง

สวิตช์เรืองแสง

ที่นี่คุณสามารถมุ่งเน้นไปที่วิธีอื่นในการเปิดไฟ LED ในเครือข่ายแสงที่ใช้ ในสวิตช์เรืองแสง. หากสวิตช์ดังกล่าวถูกถอดแยกชิ้นส่วนคุณจะพบว่าไม่มีไดโอดป้องกันอยู่ที่นั่น ดังนั้นสิ่งที่เขียนขึ้นเล็กน้อยเป็นเรื่องไร้สาระ? ไม่เพียงแค่คุณต้องดูที่สวิทช์แยกชิ้นส่วนอย่างระมัดระวังค่าความต้านทานที่แม่นยำยิ่งขึ้น ตามกฎแล้วมูลค่าของมันไม่น้อยกว่า 200K หรือมากกว่านั้นอีกเล็กน้อย ในเวลาเดียวกันเป็นที่ชัดเจนว่าปัจจุบันผ่าน LED จะถูก จำกัด ประมาณ 1 mA แผนภาพวงจร backlit แสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4. ไดอะแกรมการเชื่อมต่อ LED ในสวิตช์ backlit

ตัวต้านทานหลายตัวถูกฆ่าตายด้วยตัวต้านทานเดียว แน่นอนว่ากระแสไฟฟ้าผ่าน LED จะมีขนาดเล็กมันจะเรืองแสงเล็กน้อย แต่ค่อนข้างสว่างเพื่อที่จะเห็นแสงนี้ในคืนที่มืดในห้อง แต่ในช่วงบ่ายแสงนี้ไม่จำเป็นเลย! ดังนั้นปล่อยให้ตัวเองเปล่งปลั่ง

ในกรณีนี้กระแสย้อนกลับจะอ่อนแอดังนั้นอ่อนจนไม่สามารถเผาไฟ LED ดังนั้นการประหยัดในไดโอดป้องกันหนึ่งตัวซึ่งได้อธิบายไว้ข้างต้น ด้วยการเปิดตัวของตัวตัดวงจรเป็นล้าน ๆ ล้านหรือแม้กระทั่งพันล้านต่อปีการประหยัดมีความสำคัญมาก

ดูเหมือนว่าหลังจากอ่านบทความบน LED แล้วคำถามทั้งหมดเกี่ยวกับการสมัครของพวกเขานั้นชัดเจนและเข้าใจได้ แต่ก็ยังมีรายละเอียดปลีกย่อยและความแตกต่างมากมายเมื่อรวม LED ในวงจรต่างๆ ตัวอย่างเช่นการเชื่อมต่อแบบขนานและอนุกรมหรือในอีกทางหนึ่งวงจรที่ดีและไม่ดี

บางครั้งคุณต้องการรวบรวมพวงมาลัยที่มี LED หลายโหล แต่จะคำนวณได้อย่างไร สามารถเชื่อมต่อ LED ได้กี่ชุดหากมีชุดจ่ายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้า 12 หรือ 24V ปัญหาเหล่านี้และอื่น ๆ จะถูกกล่าวถึงในบทความถัดไปซึ่งเราจะเรียกว่า "แผนการเปลี่ยน LED ที่ดีและไม่ดี"

Boris Aladyshkin