การเชื่อมต่อเมทริกซ์ LED เข้ากับเครือข่าย 220 โวลต์ วิธีเชื่อมต่อ LED เข้ากับเครือข่ายแสงสว่าง กระบวนการประกอบวงจร

เราจะบอกวิธีเชื่อมต่อหลอดไส้ธรรมดาผ่านไดโอด สามารถใช้หลอดไฟดังกล่าวเพื่อส่องสว่างทางเดินทางเข้าหรือห้องอื่น ๆ ที่ไม่ต้องการแสงที่สว่างมาก ในกระบวนการนี้ คำถามเกิดขึ้น: คุณควรซื้อไดโอดชนิดใดเพื่อใส่หลอดไฟ 220 โวลต์ ขึ้นอยู่กับกำลังของหลอดไฟด้านล่างในบทความเป็นตัวอย่างของไดโอดสำหรับหลอดไฟ 100 วัตต์และมีสูตรสำหรับคำนวณพารามิเตอร์ของไดโอด

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อันน่าทึ่งมีจำหน่ายในร้านจีนแห่งนี้

ก่อนอื่นมีทฤษฎีเล็กน้อย ไม่มีความลับใดที่จะส่งแรงดันไฟฟ้าในระยะทางไกลโดยไม่สูญเสีย โดยใช้กระแสสลับซึ่งจ่ายพลังงานให้กับหลอดไฟของเรา เพื่อทำความเข้าใจว่ากระแสสลับคืออะไร เพียงให้ความสนใจกับกราฟของแรงดันเทียบกับเวลาของกระแสสลับ ดังที่คุณอาจสังเกตเห็นว่ากระแสน้ำเปลี่ยนทิศทางด้วยความถี่ที่แน่นอน หากเราไม่รวมการสั่นช่วงหนึ่ง เราก็สามารถลดแอมพลิจูดลงครึ่งหนึ่งได้ ซึ่งในทางปฏิบัติจะทำให้แรงดันไฟจ่ายลดลง 2 เท่า และในทางกลับกัน จะทำให้หลอดไฟทำงานได้นานกว่าปกติมาก และ ยังช่วยปกป้องหลอดไฟจากไฟกระชากและลดความเสี่ยงของความเหนื่อยหน่ายในขณะที่เปิดสวิตช์

โคมไฟดังกล่าวจะไม่ดึงดูดความสนใจของผู้ที่ขโมยหลอดไฟประหยัดพลังงานและหลอดไฟธรรมดาบนบันได

มากที่สุด ด้วยวิธีง่ายๆการตัดความผันผวนของแรงดันไฟหลักครึ่งรอบคือการติดตั้งไดโอดเซมิคอนดักเตอร์แบบอนุกรมกับโหลดซึ่งจะจ่ายกระแสในทิศทางเดียวเท่านั้น ในกรณีของเรา จำเป็นต้องเลือกไดโอดตามพารามิเตอร์หลักสามประการ: กระแสไปข้างหน้าสูงสุด, กระแสไปข้างหน้าสูงสุดต่อพัลส์ และแรงดันย้อนกลับสูงสุด

คุณสามารถหากระแสไฟไปข้างหน้าสูงสุดได้โดยการหารกำลังไฟของหลอดไฟด้วยแรงดันไฟฟ้า กระแสไปข้างหน้าสูงสุดในพัลส์จะต้องมากกว่ากระแสไปข้างหน้าสูงสุดอย่างน้อย 20 เท่าเพื่อไม่ให้ไดโอดถูกกระแทกเมื่อเปิดหลอดไฟ ค่าของแรงดันย้อนกลับสูงสุดควรเป็น 3 เท่าของรากของแรงดันไฟฟ้า

ในกรณีของเรา เนื่องจากไดโอดจะถูกวางไว้ในฐานแพตช์เพิ่มเติม อย่าลืมว่าความยาวของมันควรน้อยกว่าความยาว ตัวอย่างเช่นใน ในกรณีนี้ใช้แล้ว ไดโอด 1N5399ซึ่งมีราคาประมาณ 8 เซ็นต์ เหมาะอย่างยิ่งทุกประการสำหรับหลอดไส้ 220 โวลต์ที่มีกำลังไฟ 100 วัตต์

เพื่อสร้างหลอดไฟนิรันดร์ เราจะต้อง:

หลอดไฟหรือปลั๊กไฟเก่า
หลอดไฟใหม่ที่มีกำลังสูงถึง 100 W.
ไดโอด
หัวแร้งที่มีกำลังไฟอย่างน้อย 20 วัตต์
ประสาน.
เครื่องตัดด้านข้างหรือคีมตัด
คีม.
ค้อน.
ถุงกระดาษแก้ว.
เข็มหรือคลิปหนีบกระดาษที่ยืดให้ตรง

วิธีการเชื่อมต่อหลอดไฟผ่านไดโอด

เราจำเป็นต้องเอาไดโอดกัดขาข้างหนึ่งของมันแล้วบัดกรีเข้ากับหน้าสัมผัสบนฐานโคมไฟ เพื่อความสะดวกในการใช้งาน สามารถทิ้งโคมไฟไว้ในบรรจุภัณฑ์ระหว่างนี้เพื่อให้คงอยู่บนโต๊ะได้

ต่อไปเราจะเตรียมฐานเหนือศีรษะที่สองจากหลอดไฟเก่า หากฐานงอ ให้ใช้คีม ถัดไปคุณจะต้องต่อเข้ากับฐานหลักโดยการบัดกรีหน้าสัมผัสที่สองของไดโอดเข้ากับฐานแพทช์หรืออย่างแม่นยำยิ่งขึ้นไปยังหน้าสัมผัสส่วนกลาง

อย่างไรก็ตาม หากคุณตัดสินใจที่จะทำให้หลอดไฟเป็นนิรันดร์และคุณไม่สนใจที่จะสร้างหลอดไฟแยกต่างหากโดยเฉพาะ วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายกว่าคือไม่ต้องสัมผัสหลอดไฟ แต่เพียงแค่ขันไดโอดเข้ากับสายไฟภายในสวิตช์ ทำได้เร็วและง่ายกว่ามาก

ในการเชื่อมต่อ LED เข้ากับเครือข่าย AC 220V วงจรจะใช้แหล่งจ่ายไฟพิเศษซึ่งเรียกว่าไดรเวอร์ LED หลักของมัน พารามิเตอร์ทางเทคนิคพิจารณากระแสและกำลัง สำหรับ การเชื่อมต่อที่ถูกต้องสามารถใช้กระแสไฟเอาท์พุตแบบคงที่หรือแบบปรับได้ผ่านไดรเวอร์ หากคุณกำลังออกแบบไฟส่องสว่างแบบ Ice ตัวควบคุมจะสะดวกกว่ามาก โดยทั่วไปแล้ว ชิปน้ำแข็งจะเชื่อมต่อกับไดรเวอร์แบบอนุกรม ซึ่งช่วยให้คุณได้รับกระแสเกือบเท่ากันผ่านแต่ละส่วนประกอบของวงจร ข้อเสียเปรียบหลักของโซ่ดังกล่าวคือความล้มเหลวของวงจรทั้งหมดหาก LED อย่างน้อยหนึ่งตัวดับ การออกแบบไดรเวอร์อาจแตกต่างกัน ตั้งแต่การออกแบบที่เรียบง่ายที่ใช้ตัวเก็บประจุดับไปจนถึงการออกแบบขั้นสูงที่มีค่าสัมประสิทธิ์การกระเพื่อมเกือบเป็นศูนย์

หลักการทำงานของโครงร่างที่พิจารณาส่วนใหญ่สำหรับการเชื่อมต่อ LED กับเครือข่าย 220V นั้นใกล้เคียงกัน พวกเขาจำกัดกระแสและตัดคลื่นย้อนกลับของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ เนื่องจากไฟ LED ส่วนใหญ่กลัวแรงดันย้อนกลับสูง จึงมีการใช้ไดโอดบล็อกในวงจร อย่างหลังคือ IN4004 - ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 300 โวลต์ หากคุณต้องการเชื่อมต่อส่วนประกอบเปล่งแสงจำนวนมากเข้ากับไฟ 220V คุณควรเชื่อมต่อส่วนประกอบเหล่านั้นแบบอนุกรม

การออกแบบวิทยุสมัครเล่นที่กล่าวถึงด้านล่างสามารถใช้ในการผลิตอุปกรณ์สีและอุปกรณ์ดนตรีแบบโฮมเมด การแสดงระดับสัญญาณต่างๆ การเปิดและปิดไฟที่ราบรื่น ฯลฯ

ตัวอย่างของการรวมดังกล่าวคือแถบ LED ทั่วไปที่มีแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ มีไฟ LED เซมิคอนดักเตอร์เปล่งแสง 60 ดวงเชื่อมต่อแบบอนุกรม ซึ่งรับพลังงานจากวงจรเรียงกระแส (ทั่วไป) ข้อเสียของรูปแบบการเชื่อมต่อกับ 220V คือการเต้นของแสงที่แรง

ในแผนภาพนี้สำหรับการเชื่อมต่อ LED กับ 220V แรงดันไฟฟ้าส่วนเกินจะถูกตัดออกโดยใช้ตัวเก็บประจุซึ่งเลือกตามพารามิเตอร์อ้างอิงของกระแสไฟ LED กำลังของตัวต้านทานตั้งแต่ 0.25 W ขึ้นไป ตัวเก็บประจุจะต้องมีอย่างน้อย 300 โวลต์ ค่าของซีเนอร์ไดโอดควรสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของ LED เล็กน้อยเช่นที่ 5 โวลต์ซีเนอร์ไดโอดในประเทศ KS156A นั้นสมบูรณ์แบบ

วงจรทำงานดังนี้: เมื่อเปิดไฟ 220V ตัวเก็บประจุ C1 จะเริ่มชาร์จในขณะที่ชาร์จโดยตรงจากครึ่งคลื่นหนึ่งและจากอีกคลื่นหนึ่งผ่านซีเนอร์ไดโอด เมื่อแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้น ซีเนอร์ไดโอดจะเพิ่มความต้านทานภายใน ซึ่งจะช่วยจำกัดแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จของตัวเก็บประจุ วงจรนี้ใช้ในกรณีของการจ่ายไฟให้กับ LED ที่มีกระแสไฟทำงานสูง - ตั้งแต่ 20 mA ขึ้นไป

ตัวอย่างทั่วไปของการออกแบบดังกล่าวคือ . ควรติดตั้งเพลตที่มีส่วนประกอบ LED บนแผงระบายความร้อนและมีโคลงอยู่ใกล้ๆ หากไดรเวอร์มีคุณภาพต่ำ ไฟจะกะพริบที่ความถี่ประมาณ 100 เฮิรตซ์ การเต้นเป็นจังหวะเป็นเวลานานดังกล่าวอาจทำให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์หรือสัตว์เลี้ยงอย่างไม่สามารถแก้ไขได้

สำหรับ LED ที่เชื่อมต่อกับวงจร 220 โวลต์เมื่อสร้างหลอดไฟคุณควรพยายามลดระดับการกระเพื่อมเสมอเนื่องจากส่งผลเสียต่อระบบการมองเห็นของมนุษย์ ทุกอย่างขึ้นอยู่กับความถี่: ยิ่งต่ำลงเท่าใด การเต้นของชีพจรก็จะยิ่งเห็นได้ชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น ที่ความถี่สูงกว่า 300 เฮิรตซ์ การเต้นเป็นจังหวะจะมองไม่เห็นโดยสิ้นเชิง ดังนั้นจึงปลอดภัยต่อดวงตา

แต่การเต้นเป็นจังหวะที่ความถี่ 60-80 Hz และแม้แต่ 100-150 Hz นั้นแทบจะมองไม่เห็นด้วยสายตา แต่พวกมันทำให้ดวงตาเมื่อยล้าเพิ่มขึ้นและ การได้รับสารในระยะยาวยังสามารถรบกวนการมองเห็นได้

ด้านล่างนี้เราจะดูไดอะแกรมเกี่ยวกับวิธีเปิด LED ในเครือข่าย 220 โวลต์เพื่อลดการกระเพื่อม ในการทำเช่นนี้ วิธีที่ง่ายที่สุดคือการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบปรับให้เรียบขนานกับส่วนประกอบเปล่งแสง

ตาราง - การพึ่งพากระแสผ่าน LED กับความจุ ตัวเก็บประจุบัลลาสต์.

ทันทีที่จ่ายไฟให้กับวงจร LED ที่กระพริบตัวเก็บประจุ C2 จะเริ่มชาร์จผ่านตัวต้านทานและไดโอด D1 แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่มาจากตัวเก็บประจุจะเปิดเป็นระยะๆ ทำให้ LED สว่างขึ้นชั่วครู่ ความถี่แฟลชของอันหลังถูกกำหนดโดยความจุของตัวเก็บประจุและความสว่างของแฟลชโดยความต้านทานของตัวต้านทาน

ความต้านทาน R1 ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับแอมพลิจูดของกระแสไฟกระชากที่เกิดขึ้น: ในขณะที่เลือกความสว่างของแสงด้วยสวิตช์สลับ SA1 ในขณะที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 220V และระหว่างการชาร์จตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุ C4 ใช้เพื่อลดแรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมหลังจากแก้ไขแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายต่อ LED เมื่อจ่ายไฟจากเครือข่าย 220V

ลองพิจารณาวิธีเชื่อมต่อไดโอดน้ำแข็งกำลังปานกลางกับพิกัดยอดนิยมที่ 5V, 12 โวลต์, 220V จากนั้นจึงสามารถนำมาใช้ในการผลิตอุปกรณ์สีและอุปกรณ์ดนตรี การแสดงระดับสัญญาณ การเปิดและปิดได้อย่างราบรื่น ฉันวางแผนที่จะสร้างรุ่งอรุณประดิษฐ์ที่ราบรื่นมาเป็นเวลานานเพื่อรักษากิจวัตรประจำวันของฉัน นอกจากนี้การจำลองยามเช้ายังช่วยให้คุณตื่นขึ้นมาได้ดีขึ้นและง่ายขึ้นมาก

ไดรเวอร์ที่มีแหล่งจ่ายไฟตั้งแต่ 5V ถึง 30V

หากคุณมีแหล่งพลังงานที่เหมาะสมจากเครื่องใช้ในครัวเรือนใด ๆ ก็ควรใช้ไดรเวอร์แรงดันต่ำเพื่อเปิดเครื่อง พวกเขาสามารถขึ้นหรือลง บูสเตอร์จะสร้างแม้แต่ 1.5V 5V เพื่อให้วงจร LED ทำงาน การสเต็ปดาวน์จาก 10V-30V จะทำให้ไฟต่ำลง เช่น 15V

ชาวจีนจำหน่ายในหลากหลายประเภท ไดรเวอร์แรงดันต่ำแตกต่างจากตัวควบคุมสองตัว โคลงที่เรียบง่ายโวลต์

พลังที่แท้จริงของโคลงดังกล่าวจะต่ำกว่าที่จีนระบุไว้ ในพารามิเตอร์โมดูลจะเขียนคุณสมบัติของไมโครวงจรไม่ใช่โครงสร้างทั้งหมด หากมีหม้อน้ำขนาดใหญ่โมดูลดังกล่าวจะรองรับ 70% - 80% ของสิ่งที่สัญญาไว้ หากไม่มีหม้อน้ำก็ 25% - 35%

รุ่นที่ได้รับความนิยมโดยเฉพาะคือรุ่นที่ใช้ LM2596 ซึ่งค่อนข้างล้าสมัยไปแล้วเนื่องจากประสิทธิภาพต่ำ อีกทั้งยังมีความร้อนสูง ดังนั้นหากไม่มีระบบทำความเย็น พวกมันจะเก็บกระแสไฟได้ไม่เกิน 1 แอมแปร์

XL4015, XL4005 มีประสิทธิภาพมากกว่า ประสิทธิภาพสูงกว่ามาก หากไม่มีหม้อน้ำระบายความร้อน ก็สามารถทนกระแสไฟได้สูงสุด 2.5A มีโมเดลขนาดเล็กมากที่ใช้ MP1584 ขนาด 22 มม. x 17 มม.

เปิด 1 ไดโอด

ที่ใช้กันมากที่สุดคือ 12 โวลต์, 220 โวลต์ และ 5V นี่คือวิธีการใช้พลังงานต่ำ แสงไฟ LEDสวิตช์ติดผนังสำหรับไฟ 220V. สวิตช์มาตรฐานจากโรงงานส่วนใหญ่มักติดตั้งหลอดนีออนไว้

การเชื่อมต่อแบบขนาน

ที่ การเชื่อมต่อแบบขนานขอแนะนำให้ใช้ตัวต้านทานแยกต่างหากสำหรับวงจรไดโอดแต่ละอนุกรมเพื่อให้ได้ความน่าเชื่อถือสูงสุด อีกทางเลือกหนึ่งคือการใส่อย่างใดอย่างหนึ่ง ความต้านทานอันทรงพลังสำหรับไฟ LED หลายดวง แต่หาก LED อันหนึ่งเสีย กระแสไฟที่เหลือก็จะเพิ่มขึ้น โดยรวมแล้วจะสูงกว่าค่าที่ระบุหรือระบุซึ่งจะช่วยลดทรัพยากรและเพิ่มความร้อนได้อย่างมาก

ความสมเหตุสมผลของการใช้แต่ละวิธีคำนวณตามความต้องการของผลิตภัณฑ์

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมเมื่อจ่ายไฟจาก 220V ใช้ในไดโอดหลอดและแถบ LED ที่ 220 โวลต์ ในสายโซ่ยาวของ LED 60-70 ดวง แต่ละดวงจะลดลง 3V ซึ่งช่วยให้สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับไฟฟ้าแรงสูง นอกจากนี้ จะใช้เฉพาะวงจรเรียงกระแสกระแสเท่านั้นเพื่อให้ได้ค่าบวกและลบ

การเชื่อมต่อนี้ใช้ในเทคโนโลยีแสงสว่างใด ๆ:

1. โคมไฟ LED สำหรับบ้าน;
2. โคมไฟ LED;
3. มาลัยปีใหม่สำหรับ 220V;
4. แถบ LED 220.

หลอดไฟสำหรับบ้านมักจะใช้ไฟ LED มากถึง 20 ดวงที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม ปริมาณสูงสุดที่ใช้ในหลอดไฟ LED ข้าวโพดจีนคือตั้งแต่ 30 ถึง 120 ชิ้น ข้าวโพดไม่มีขวดป้องกัน ดังนั้นหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 180 โวลต์จึงเปิดจนสุด

โปรดระวังหากคุณเห็นสตริงอนุกรมยาว และไม่ได้ต่อสายดินเสมอไป เพื่อนบ้านของฉันหยิบข้าวโพดด้วยมือเปล่าแล้วท่องบทกวีที่น่าสนใจจากคำพูดที่ไม่ดี

การเชื่อมต่อ RGB LED

ไฟ LED RGB สามสีที่ใช้พลังงานต่ำประกอบด้วยคริสตัลอิสระสามตัวที่อยู่ในตัวเครื่องเดียว หากเปิดคริสตัล 3 อัน (แดง เขียว น้ำเงิน) พร้อมกัน เราจะได้แสงสีขาว

แต่ละสีจะถูกควบคุมโดยอิสระจากสีอื่นที่ใช้ ตัวควบคุม RGB- ชุดควบคุมมีโปรแกรมสำเร็จรูปและโหมดแมนนวล

การเปิดไดโอดซัง

แผนภาพการเชื่อมต่อเหมือนกับสำหรับชิปตัวเดียวและไฟ LED สามสี SMD5050, SMD 5630, SMD 5730 ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแทนที่จะเป็น 1 ไดโอด จะมีวงจรอนุกรมของคริสตัลหลายตัวรวมอยู่ด้วย

เมทริกซ์ LED อันทรงพลังประกอบด้วยคริสตัลจำนวนมากที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน ดังนั้นจึงต้องใช้ไฟตั้งแต่ 9 ถึง 40 โวลต์ ขึ้นอยู่กับกำลังไฟ

การเชื่อมต่อ SMD5050 สำหรับ 3 คริสตัล

SMD5050 แตกต่างจากไดโอดทั่วไปตรงที่ประกอบด้วยคริสตัลแสงสีขาว 3 ดวง จึงมี 6 ขา นั่นคือเท่ากับสาม SMD2835 ที่สร้างขึ้นบนคริสตัลเดียวกัน

เมื่อเชื่อมต่อแบบขนานโดยใช้ตัวต้านทานตัวเดียว ความน่าเชื่อถือจะลดลง หากคริสตัลอันใดอันหนึ่งล้มเหลว กระแสไฟที่เหลืออีก 2 อันจะเพิ่มขึ้น

การใช้ความต้านทานแยกกันสำหรับคริสตัลแต่ละตัว ข้อเสียข้างต้นจะหมดไป แต่ในขณะเดียวกัน จำนวนตัวต้านทานที่ใช้ก็เพิ่มขึ้น 3 เท่า และวงจรเชื่อมต่อ LED ก็มีความซับซ้อนมากขึ้น ดังนั้นจึงไม่ได้ใช้กับแถบ LED และโคมไฟ

แถบ LED 12V SMD5630

ตัวอย่างที่ชัดเจนในการเชื่อมต่อ LED เข้ากับไฟ 12 โวลต์คือแถบ LED ประกอบด้วยไดโอด 3 ตัวและตัวต้านทาน 1 ตัวต่ออนุกรมกัน ดังนั้นจึงสามารถตัดได้เฉพาะในตำแหน่งที่ระบุระหว่างส่วนเหล่านี้เท่านั้น

ไฟ LED Strip RGB 12V SMD5050

เทป RGB ใช้สามสี แต่ละสีควบคุมแยกกัน และติดตั้งตัวต้านทานสำหรับแต่ละสี ตัดได้เฉพาะตำแหน่งที่ระบุเพื่อให้แต่ละส่วนมี 3 SMD5050 และสามารถต่อเข้ากับไฟ 12 โวลต์ได้

หลังจากอ่านหัวข้อนี้แล้ว บางคนอาจถามว่า “ทำไม” ใช่ หากคุณเพียงแค่เสียบเข้ากับเต้ารับ แม้กระทั่งเปิดเครื่องตามรูปแบบที่กำหนด ความสำคัญในทางปฏิบัติมันไม่มี ข้อมูลที่เป็นประโยชน์จะไม่นำมันมา แต่ถ้า LED อันเดียวกันต่อแบบขนาน องค์ประกอบความร้อนควบคุมโดยเทอร์โมสตัทคุณสามารถตรวจสอบการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมดด้วยสายตา บางครั้งข้อบ่งชี้ดังกล่าวช่วยให้คุณสามารถกำจัดปัญหาและปัญหาเล็กน้อยมากมายได้

จากสิ่งที่กล่าวไปแล้ว งานดูเหมือนเล็กน้อย: เพียงติดตั้งตัวต้านทานจำกัดตามค่าที่ต้องการ แล้วปัญหาก็จะได้รับการแก้ไข แต่ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ดีถ้าคุณจ่ายไฟให้ LED ที่ถูกแก้ไข แรงดันไฟฟ้าคงที่: ทันทีที่ต่อ LED ไปในทิศทางข้างหน้าก็ยังคงเป็นเช่นนั้น

เมื่อทำงานกับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับทุกอย่างไม่ง่ายนัก ความจริงก็คือนอกเหนือจากแรงดันไฟฟ้าตรงแล้ว LED ยังได้รับผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้าขั้วย้อนกลับด้วย เนื่องจากแต่ละครึ่งรอบของคลื่นไซน์จะเปลี่ยนสัญญาณเป็นสัญญาณตรงกันข้าม แรงดันย้อนกลับนี้จะไม่ส่องสว่าง LED แต่สามารถทำให้ไม่สามารถใช้งานได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้มาตรการเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่ "เป็นอันตราย" นี้

ในกรณีของแรงดันไฟหลัก การคำนวณตัวต้านทานดับควรขึ้นอยู่กับค่าแรงดันไฟฟ้า 310V ทำไม ทุกอย่างง่ายมากที่นี่: 220V คือ ค่าแอมพลิจูดจะเป็น 220 * 1.41 = 310V แรงดันแอมพลิจูดคือสอง (1.41) เท่าของแรงดันรูท และเราต้องไม่ลืมสิ่งนี้ นี่คือแรงดันไปข้างหน้าและย้อนกลับที่จะใช้กับ LED มันมาจากค่า 310V ที่ควรคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานการดับและจากแรงดันไฟฟ้านี้เท่านั้นที่มีขั้วย้อนกลับเท่านั้นที่ LED ควรได้รับการปกป้อง

วิธีป้องกัน LED จากแรงดันย้อนกลับ

สำหรับ LED เกือบทั้งหมด แรงดันย้อนกลับจะต้องไม่เกิน 20V เนื่องจากไม่มีใครจะสร้างวงจรเรียงกระแสไฟฟ้าแรงสูงให้พวกเขา จะกำจัดภัยพิบัติดังกล่าวได้อย่างไรจะป้องกัน LED จากแรงดันย้อนกลับนี้ได้อย่างไร?

ปรากฎว่าทุกอย่างง่ายมาก วิธีแรกคือการเชื่อมต่อแบบปกติในซีรีย์กับ LED ที่มีแรงดันย้อนกลับสูง (ไม่ต่ำกว่า 400V) เช่น 1N4007 - แรงดันย้อนกลับ 1,000V, กระแสไปข้างหน้า 1A เขาคือผู้ที่ไม่ยอมให้ไฟฟ้าแรงสูงของขั้วลบผ่านไปยัง LED แผนภาพของการป้องกันดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1a

วิธีที่สองซึ่งมีประสิทธิภาพไม่น้อยไปกว่านั้นคือเพียงเลี่ยงผ่าน LED โดยมีไดโอดอื่นเชื่อมต่อแบบขนานกัน รูปที่ 1b ด้วยวิธีนี้ ไดโอดป้องกันไม่จำเป็นต้องมีแรงดันย้อนกลับสูงด้วยซ้ำ เช่น KD521 ก็เพียงพอแล้ว

นอกจากนี้ คุณสามารถเปิดไฟ LED สองดวงพร้อมกันได้ โดยเปิดสลับกัน โดยจะป้องกันซึ่งกันและกัน และทั้งสองดวงจะปล่อยแสง ดังแสดงในรูปที่ 1c นี่เป็นวิธีป้องกันที่สามแล้ว แผนการป้องกันทั้งสามแบบแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1. วงจรป้องกันแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ LED

ตัวต้านทานจำกัดในวงจรเหล่านี้มีความต้านทาน 24KOhm ซึ่งที่แรงดันไฟฟ้า 220V ให้กระแสลำดับที่ 220/24 = 9.16 mA ซึ่งสามารถปัดเศษเป็น 9 ได้ จากนั้นกำลังของตัวต้านทานการดับจะ เท่ากับ 9 * 9 * 24 = 1944 mW เกือบสองวัตต์ แม้ว่ากระแสไฟผ่าน LED จะถูกจำกัดไว้ที่ 9mA ก็ตาม แต่การใช้ตัวต้านทานที่กำลังไฟสูงสุดในระยะยาวจะไม่นำไปสู่สิ่งที่ดี: ขั้นแรกมันจะเปลี่ยนเป็นสีดำแล้วจึงเผาไหม้จนหมด เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น ขอแนะนำให้ติดตั้งตัวต้านทาน 12KΩ สองตัวต่ออนุกรมกัน โดยมีกำลังไฟตัวละ 2W

หากคุณตั้งระดับปัจจุบันเป็น 20mA มันจะมากกว่านี้อีก - 20*20*12=4800mW เกือบ 5W! โดยธรรมชาติแล้วไม่มีใครสามารถซื้อเตาที่มีกำลังดังกล่าวเพื่อให้ความร้อนในห้องได้ สิ่งนี้ใช้ LED ตัวเดียว แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีทั้ง LED ล่ะ?

ตัวเก็บประจุ - ความต้านทานแบบไม่มีวัตต์

วงจรที่แสดงในรูปที่ 1a ใช้ไดโอดป้องกัน D1 เพื่อ "ตัด" ครึ่งรอบด้านลบของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ดังนั้น กำลังของตัวต้านทานดับไฟจึงลดลงครึ่งหนึ่ง แต่ถึงกระนั้นพลังก็ยังคงมีความสำคัญมาก ดังนั้นจึงมักใช้เป็นตัวต้านทานแบบจำกัด: จะจำกัดกระแสไม่แย่ไปกว่าตัวต้านทาน แต่จะไม่สร้างความร้อน ไม่ใช่ว่าไม่มีเหตุผลที่ตัวเก็บประจุมักถูกเรียกว่าความต้านทานแบบไม่มีวัตต์ วิธีการสลับนี้แสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 วงจรสำหรับเชื่อมต่อ LED ผ่านตัวเก็บประจุบัลลาสต์

ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะเรียบร้อยดีที่นี่ยังมีไดโอดป้องกัน VD1 อีกด้วย แต่ไม่ได้ให้รายละเอียดสองประการ ขั้นแรกหลังจากปิดวงจรแล้ว ตัวเก็บประจุ C1 จะยังคงชาร์จอยู่และเก็บประจุไว้จนกว่าจะมีคนปล่อยประจุด้วยมือของตนเอง และเชื่อฉันเถอะว่าสักวันหนึ่งสิ่งนี้จะเกิดขึ้นอย่างแน่นอน แน่นอนว่าไฟฟ้าช็อตนั้นไม่เป็นอันตรายถึงชีวิต แต่ค่อนข้างไวต่อความรู้สึก ไม่คาดคิด และไม่พึงประสงค์

ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าว ตัวเก็บประจุดับเหล่านี้จึงถูกข้ามด้วยตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 200...1,000KOhm การป้องกันแบบเดียวกันนี้ได้รับการติดตั้งในแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงซึ่งมีตัวเก็บประจุดับในออปโตคัปเปลอร์และวงจรอื่น ๆ ในรูปที่ 3 ตัวต้านทานนี้ถูกกำหนดให้เป็น R1

รูปที่ 3 แผนผังการเชื่อมต่อ LED เข้ากับเครือข่ายแสงสว่าง

นอกจากตัวต้านทาน R1 แล้ว ตัวต้านทาน R2 ยังปรากฏบนแผนภาพด้วย จุดประสงค์คือเพื่อจำกัดกระแสไฟกระชากผ่านตัวเก็บประจุเมื่อมีการจ่ายแรงดันไฟฟ้า ซึ่งไม่เพียงช่วยปกป้องไดโอดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวเก็บประจุด้วย เป็นที่ทราบกันดีจากการปฏิบัติว่าหากไม่มีตัวต้านทานบางครั้งตัวเก็บประจุจะแตกความจุของมันจะน้อยกว่าค่าที่ระบุมาก ไม่จำเป็นต้องพูดว่าตัวเก็บประจุต้องเป็นเซรามิกสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานอย่างน้อย 400V หรือพิเศษสำหรับทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับแรงดันไฟฟ้า 250V

ตัวต้านทาน R2 มีบทบาทสำคัญอีกประการหนึ่ง: ในกรณีที่ตัวเก็บประจุพังจะทำหน้าที่เป็นฟิวส์ แน่นอนว่าจะต้องเปลี่ยน LED ด้วย แต่อย่างน้อยสายเชื่อมต่อจะยังคงไม่เสียหาย อันที่จริงนี่คือการทำงานของฟิวส์ในอุปกรณ์ใด ๆ - ทรานซิสเตอร์ถูกไฟไหม้และ พีซีบียังคงไม่มีใครแตะต้องเลย

แผนภาพที่แสดงในรูปที่ 3 แสดง LED เพียงตัวเดียว แม้ว่าในความเป็นจริงหลายตัวสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมได้ ไดโอดป้องกันจะรับมือกับงานของมันเพียงอย่างเดียว แต่จะต้องคำนวณความจุของตัวเก็บประจุบัลลาสต์อย่างน้อยก็ประมาณ แต่ยังคงอยู่

ในการคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานการดับ จำเป็นต้องลบแรงดันตกคร่อม LED ออกจากแรงดันไฟจ่าย หาก LED หลายดวงเชื่อมต่อแบบอนุกรม ให้เพิ่มแรงดันไฟฟ้าและลบออกจากแรงดันไฟฟ้า เมื่อทราบแรงดันตกค้างและกระแสที่ต้องการ การคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานตามกฎของโอห์มจึงเป็นเรื่องง่ายมาก: R=(U-Uд)/I*0.75

โดยที่ U คือแรงดันไฟจ่าย Ud คือแรงดันตกคร่อม LED ทั้งหมด (หาก LED เชื่อมต่อแบบอนุกรม Ud คือผลรวมของแรงดันตกคร่อม LED ทั้งหมด) I คือกระแสที่ไหลผ่าน LED R คือความต้านทาน ของตัวต้านทานดับ เช่นเคย แรงดันไฟฟ้าอยู่ในหน่วยโวลต์ กระแสอยู่ในหน่วยแอมแปร์ ผลลัพธ์เป็นโอห์ม 0.75 คือสัมประสิทธิ์ในการเพิ่มความน่าเชื่อถือ สูตรนี้มีให้ไว้ในบทความแล้ว

ปริมาณแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไปข้างหน้าสำหรับ LED ที่มีสีต่างกันจะแตกต่างกัน ที่กระแส 20mA ไฟ LED สีแดงจะมี 1.6...2.03V, สีเหลือง 2.1...2.2V, สีเขียว 2.2...3.5V, สีน้ำเงิน 2.5...3.7V LED สีขาวที่มีสเปกตรัมการปล่อยแสงกว้าง 3.0...3.7V มีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมสูงสุด จะเห็นได้ง่ายว่าสเปรดของพารามิเตอร์นี้ค่อนข้างกว้าง

ต่อไปนี้คือแรงดันไฟฟ้าตกของ LED เพียงไม่กี่ประเภทโดยแยกตามสี ที่จริงแล้ว มีสีเหล่านี้อีกมากมาย และความหมายที่แท้จริงสามารถพบได้ในเอกสารทางเทคนิคสำหรับ LED เฉพาะรุ่นเท่านั้น แต่บ่อยครั้งสิ่งนี้ไม่จำเป็น: เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ยอมรับได้สำหรับการปฏิบัติ แน่นอนว่าการแทนที่ค่าเฉลี่ยบางส่วน (ปกติคือ 2V) ลงในสูตรก็เพียงพอแล้ว หากนี่ไม่ใช่พวงมาลัยที่มีไฟ LED หลายร้อยดวง

ในการคำนวณความจุของตัวเก็บประจุดับ จะใช้สูตรเชิงประจักษ์ C=(4.45*I)/(U-Ud)

โดยที่ C คือความจุของตัวเก็บประจุในหน่วยไมโครฟารัด I คือกระแสเป็นมิลลิแอมป์ U คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของเครือข่ายเป็นโวลต์ เมื่อใช้สายโซ่ของไฟ LED สีขาวที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสามชุด Ud มีค่าประมาณ 12V แรงดันไฟฟ้าแอมพลิจูด U ของเครือข่ายคือ 310V เพื่อจำกัดกระแสไว้ที่ 20mA คุณจะต้องมีตัวเก็บประจุที่มีความจุ

C=(4.45*I)/(U-Ud)= C=(4.45*20)/(310-12)= 0.29865 µF, เกือบ 0.3 µF

ค่ามาตรฐานที่ใกล้เคียงที่สุดสำหรับความจุของตัวเก็บประจุคือ 0.15 µF ดังนั้น หากต้องการใช้ในวงจรนี้ คุณจะต้องใช้ตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนานสองตัว ต้องมีหมายเหตุที่นี่: สูตรนี้ใช้ได้กับความถี่แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ 50Hz เท่านั้น สำหรับความถี่อื่นผลลัพธ์จะไม่ถูกต้อง

ต้องตรวจสอบตัวเก็บประจุก่อน

ก่อนใช้งานตัวเก็บประจุจะต้องทำการทดสอบก่อน ขั้นแรก เพียงเปิดเครือข่าย 220V โดยควรใช้ฟิวส์ 3...5A และหลังจากผ่านไป 15 นาที ให้ตรวจสอบด้วยการสัมผัสเพื่อดูว่ามีการทำความร้อนที่เห็นได้ชัดเจนหรือไม่ หากคาปาซิเตอร์เย็นก็สามารถใช้งานได้ มิฉะนั้นอย่าลืมนำอันอื่นมาตรวจสอบก่อนด้วย ท้ายที่สุดแล้ว 220V ไม่ใช่ 12V อีกต่อไป ทุกอย่างแตกต่างออกไปเล็กน้อยที่นี่!

หากการตรวจสอบนี้สำเร็จและตัวเก็บประจุไม่ร้อนขึ้น คุณสามารถตรวจสอบว่ามีข้อผิดพลาดในการคำนวณหรือมีความจุที่ถูกต้องหรือไม่ ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเข้ากับเครือข่ายเหมือนในกรณีก่อนหน้านี้ผ่านแอมป์มิเตอร์เท่านั้น โดยปกติแล้ว แอมมิเตอร์ต้องเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ

นี่เป็นเครื่องเตือนใจว่ามัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลสมัยใหม่บางรุ่นไม่สามารถวัดกระแสสลับได้: อุปกรณ์ราคาถูกธรรมดา ๆ ที่ได้รับความนิยมอย่างมากในหมู่นักวิทยุสมัครเล่นสามารถวัดได้เฉพาะกระแสตรงเท่านั้น แต่ไม่มีใครรู้ว่าแอมป์มิเตอร์ดังกล่าวจะแสดงอะไรเมื่อทำการวัดกระแสสลับ . เป็นไปได้มากว่าจะเป็นราคาฟืนหรืออุณหภูมิบนดวงจันทร์ แต่ไม่ใช่กระแสสลับผ่านตัวเก็บประจุ

หากกระแสที่วัดได้มีค่าใกล้เคียงกับที่ได้รับเมื่อคำนวณโดยใช้สูตรคุณสามารถเชื่อมต่อ LED ได้อย่างปลอดภัย หากแทนที่จะเป็น 20...30mA ที่คาดไว้ กลับกลายเป็น 2...3A แสดงว่าเกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณหรืออ่านเครื่องหมายของตัวเก็บประจุไม่ถูกต้อง

สวิตช์เรืองแสง

ที่นี่คุณสามารถมุ่งเน้นไปที่วิธีอื่นในการเชื่อมต่อ LED เข้ากับเครือข่ายระบบไฟส่องสว่างที่ใช้อยู่ หากคุณถอดสวิตช์ดังกล่าวออกคุณจะพบว่าไม่มีไดโอดป้องกันอยู่ที่นั่น ดังนั้นทุกสิ่งเขียนอยู่เหนือเรื่องไร้สาระใช่ไหม? ไม่เลยคุณเพียงแค่ต้องดูสวิตช์ที่แยกชิ้นส่วนให้ละเอียดยิ่งขึ้นหรือดูค่าตัวต้านทานให้แม่นยำยิ่งขึ้น ตามกฎแล้วค่าที่ระบุคืออย่างน้อย 200KOhm หรืออาจมากกว่านั้นอีกเล็กน้อยด้วยซ้ำ ในกรณีนี้เห็นได้ชัดว่ากระแสไฟที่ผ่าน LED จะถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 1mA วงจรสวิตช์ย้อนแสงแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 แผนภาพการเชื่อมต่อ LED ในสวิตช์ย้อนแสง

ในกรณีนี้ ตัวต้านทานตัวหนึ่งฆ่านกหลายตัวด้วยหินนัดเดียว แน่นอนว่ากระแสไฟที่ไหลผ่าน LED จะมีน้อย แต่จะเรืองแสงได้น้อย แต่ค่อนข้างสว่างพอที่จะเห็นแสงเรืองแสงนี้ในคืนที่มืดมนในห้อง แต่ในระหว่างวันไม่จำเป็นต้องใช้แสงนี้เลย! ดังนั้นจงปล่อยให้ตัวเองเปล่งประกายโดยไม่มีใครสังเกตเห็น

ในกรณีนี้กระแสย้อนกลับก็จะอ่อนเช่นกัน อ่อนแอมากจนไม่สามารถทำให้ LED ไหม้ได้ ดังนั้นการประหยัดของไดโอดป้องกันหนึ่งตัวตามที่อธิบายไว้ข้างต้น เมื่อผลิตสวิตช์หลายล้านหรืออาจถึงพันล้านต่อปี จะช่วยประหยัดได้มาก

ดูเหมือนว่าหลังจากอ่านบทความเกี่ยวกับ LED แล้ว คำถามทั้งหมดเกี่ยวกับการใช้งานก็ชัดเจนและเข้าใจได้ แต่ยังคงมีรายละเอียดปลีกย่อยและความแตกต่างมากมายเมื่อเปิดไฟ LED แผนงานต่างๆ- ตัวอย่างเช่น การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรม หรืออีกนัยหนึ่ง วงจรที่ดีและไม่ดี

บางครั้งคุณต้องการประกอบพวงมาลัยที่มีไฟ LED หลายสิบดวง แต่จะคำนวณได้อย่างไร? สามารถต่อ LED อนุกรมได้กี่ดวงหากมีแหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้า 12 หรือ 24V คำถามเหล่านี้และคำถามอื่นๆ จะกล่าวถึงในบทความถัดไป ซึ่งเราจะเรียกว่า "วงจร LED ที่ดีและไม่ดี"

ปัจจุบัน ความสนใจใน LED เพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากเป็นอนาคตของระบบแสงสว่าง คำถามเกิดขึ้นว่า LED เชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 V อย่างไรซึ่งเราจะตอบโดยละเอียดในบทความนี้ นอกจากนี้เรายังพิจารณาแรงดันไฟฟ้า, pinout, pinout, ไดอะแกรมการเชื่อมต่อและการคำนวณต่างๆ

LED เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่กระแสไฟฟ้าเปลี่ยนเป็นแสง ไดโอดยอมให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น LED เชื่อมต่อกับไฟ 220V เนื่องจากมีไดรเวอร์ที่ตรงตามคุณลักษณะทั้งหมด

การเชื่อมต่อตามแบบแผนอาจเป็นแบบขนานหรือแบบอนุกรม LED โดดเด่นด้วยตัวเครื่องที่ทนทาน การทำงานที่ยาวนานและเชื่อถือได้

ไฟ LED แสดงสถานะทั่วไปผลิตขึ้นในตัวเรือนอีพอกซีที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. และสายสัมผัสสองตัวสำหรับเชื่อมต่อกับวงจรกระแสไฟฟ้า: แอโนดและแคโทด สายตามีความยาวต่างกัน อุปกรณ์ใหม่ที่ไม่มีหน้าสัมผัสแบบตัดจะมีแคโทดที่สั้นกว่า

กฎง่ายๆ ช่วยให้จำตำแหน่งนี้: ทั้งสองคำขึ้นต้นด้วยตัวอักษร "K":
1. แคโทด;
2. พูดสั้นๆ.

เมื่อขา LED ถูกตัดออก สามารถกำหนดขั้วบวกได้โดยการใช้แรงดันไฟฟ้า 1.5 โวลต์กับหน้าสัมผัสจากแบบธรรมดา แบตเตอรี่ AA: แสงจะปรากฏขึ้นเมื่อขั้วตรงกัน

LED ทำงานอย่างไร? ผลึกเดี่ยวแบบแอคทีฟเซมิคอนดักเตอร์เปล่งแสงมีรูปแบบ เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนานกัน- วางใกล้กับแผ่นสะท้อนแสงรูปทรงพาราโบลาที่ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ และติดตั้งบนพื้นผิวที่มีคุณสมบัติไม่นำไฟฟ้า

ส่วนปลายมีลำตัวโปร่งใสบางเบาทำจาก วัสดุโพลีเมอร์มีเลนส์ที่เน้นรังสีแสง เมื่อใช้ร่วมกับตัวสะท้อนแสง จะสร้างระบบแสงที่สร้างมุมของฟลักซ์การแผ่รังสี โดดเด่นด้วยรูปแบบทิศทางของ LED

เป็นลักษณะการเบี่ยงเบนของแสงจากแกนเรขาคณิตของโครงสร้างโดยรวมไปทางด้านข้าง ซึ่งนำไปสู่การกระเจิงที่เพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากการปรากฏของการละเมิดเทคโนโลยีเล็กน้อยในระหว่างการผลิต เช่นเดียวกับการเสื่อมสภาพของวัสดุออปติกระหว่างการทำงานและปัจจัยอื่น ๆ

ที่ด้านล่างของเคสอาจมีสายพานอะลูมิเนียมหรือทองเหลืองที่ทำหน้าที่เป็นหม้อน้ำเพื่อขจัดความร้อนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน

หลักการออกแบบนี้เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวาง บนพื้นฐานนี้ แหล่งกำเนิดแสงเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ จะถูกสร้างขึ้นโดยใช้องค์ประกอบโครงสร้างรูปแบบอื่นๆ

การเรืองแสงในคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนและรูรวมตัวกันอีกครั้งในบริเวณรอยต่อ pn บริเวณรอยต่อ pn เกิดจากการสัมผัสกันของสารกึ่งตัวนำสองตัวด้วย ประเภทต่างๆการนำไฟฟ้า ในการทำเช่นนี้ ชั้นที่สัมผัสกันใกล้ของคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์จะถูกเจือด้วยสิ่งเจือปนต่างๆ: สิ่งเจือปนจากตัวรับในด้านหนึ่ง และอีกด้านของผู้บริจาค

ไฟ LED ที่มีพื้นฐานจากแกลเลียมฟอสไฟด์และอาร์เซไนด์ ซึ่งเปล่งออกมาในบริเวณสีเหลือง-เขียว, สีเหลืองและสีแดงของสเปกตรัม ได้รับการพัฒนาย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 60 และ 70 ของศตวรรษที่ผ่านมา พวกมันถูกใช้ในไฟแสดงสถานะ จอแสดงผล แผงหน้าปัดของรถยนต์และเครื่องบิน หน้าจอโฆษณา และระบบการแสดงภาพข้อมูลต่างๆ

ในแง่ของแสงสว่าง LED คือหลอดไส้ธรรมดา พวกเขายังเหนือกว่าในด้านความทนทาน ความน่าเชื่อถือ และความปลอดภัยอีกด้วย เป็นเวลานานแล้วที่ไม่มีไฟ LED สีน้ำเงิน น้ำเงินเขียวและสีขาว

สีของ LED ขึ้นอยู่กับช่องว่างของแถบที่อิเล็กตรอนและรูรวมตัวกันอีกครั้ง ซึ่งก็คือบนวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และสารเจือปนเจือปน LED “สีน้ำเงิน” แสดงว่าพลังงานของควอนต้ายิ่งสูง ซึ่งหมายความว่า bandgap ควรมีขนาดใหญ่ขึ้น

เป็นไปได้ที่จะผลิตไฟ LED สีน้ำเงินโดยใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่มีช่องว่างแถบขนาดใหญ่ - ซิลิคอนคาร์ไบด์, สารประกอบขององค์ประกอบกลุ่ม II และ IV หรือไนไตรด์ขององค์ประกอบกลุ่ม III อย่างไรก็ตาม ไฟ LED ที่ใช้ SiC มีประสิทธิภาพต่ำเกินไปและให้ผลผลิตควอนตัมต่ำ (นั่นคือ จำนวนควอนตัมที่ปล่อยออกมาต่อคู่ที่รวมตัวกันใหม่)

LED ที่ใช้สารละลายโซลิดของซิงค์ เซเลไนด์ ZnSe ให้ผลผลิตควอนตัมสูงกว่า แต่มีความร้อนสูงเกินไปเนื่องจากมีความต้านทานสูงและมีอายุการใช้งานสั้น LED สีน้ำเงินดวงแรกผลิตขึ้นโดยใช้ฟิล์มแกลเลียมไนไตรด์บนพื้นผิวแซฟไฟร์

ผลผลิตควอนตัมคือจำนวนควอนตัมแสงที่ปล่อยออกมาต่อคู่หลุมอิเล็กตรอนที่รวมตัวกันใหม่ ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างประสิทธิภาพควอนตัมภายในและภายนอก ภายใน - ในทางแยก pn ภายนอก - สำหรับอุปกรณ์โดยรวม (ท้ายที่สุดแสงอาจหายไป "ระหว่างทาง" - ดูดซับกระจัดกระจาย)

ประสิทธิภาพควอนตัมภายในสำหรับคริสตัลที่ดีซึ่งมีการกระจายความร้อนได้ดีถึงเกือบ 100% ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกที่บันทึกไว้สำหรับ LED สีแดงคือ 55% และสำหรับ LED สีน้ำเงิน - 35% ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกเป็นหนึ่งในลักษณะสำคัญของประสิทธิภาพของ LED

แสงสีขาวจาก LED สามารถรับได้หลายวิธี ประการแรกคือการผสมสีโดยใช้เทคโนโลยี RGB ไฟ LED สีแดง น้ำเงิน และเขียววางหนาแน่นบนเมทริกซ์เดียว ซึ่งมีการแผ่รังสีผสมโดยใช้ระบบออพติคอล เช่น เลนส์ ผลที่ได้คือแสงสีขาว

วิธีที่สองคือใช้ฟอสเฟอร์สามชนิดกับพื้นผิวของ LED ที่เปล่งแสงในช่วงอัลตราไวโอเลต (มีบางส่วน) โดยปล่อยแสงสีน้ำเงิน เขียว และแดง ตามลำดับ ตามหลักการของหลอดฟลูออเรสเซนต์

วิธีที่สามคือเมื่อใช้สารเรืองแสงสีเหลืองเขียวหรือเขียวแดงกับ LED สีน้ำเงิน ในกรณีนี้ มีการแผ่รังสีสองหรือสามครั้งผสมกันจนกลายเป็นสีขาวหรือใกล้เคียงกับแสงสีขาว

แม้ว่าพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหมายเลข 1 สำหรับ LED จะเป็นกระแสไฟที่กำหนด แต่ก็มักจะจำเป็นต้องทราบแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อเพื่อการคำนวณ คำว่า "แรงดันไฟฟ้า LED" หมายถึงความต่างศักย์ระหว่างจุดเชื่อมต่อ pn ในสถานะเปิด

เป็นพารามิเตอร์อ้างอิงและมีคุณสมบัติอื่น ๆ ระบุไว้ในหนังสือเดินทางสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ 3, 9 หรือ 12 โวลต์... บ่อยครั้งที่คุณเจอตัวอย่างที่ไม่มีใครรู้ แล้วคุณจะรู้ได้อย่างไรว่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อม LED?

• วิธีการทางทฤษฎี

เบาะแสที่ดีในกรณีนี้คือสีของแสง รูปร่างภายนอก และขนาดของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ หากตัวเรือน LED ทำจากสารประกอบโปร่งใส สีของมันยังคงเป็นปริศนา ซึ่งมัลติมิเตอร์จะช่วยคุณแก้ปัญหาได้

ในการดำเนินการนี้ ให้หมุนสวิตช์ของเครื่องทดสอบดิจิทัลไปที่ตำแหน่ง "ตรวจสอบการแตกหัก" และแตะขั้ว LED ทีละขั้วด้วยโพรบ องค์ประกอบที่ดีที่มีอคติไปข้างหน้าจะแสดงแสงเรืองรองเล็กน้อยจากคริสตัล ดังนั้นเราจึงสามารถสรุปได้ไม่เพียงแต่เกี่ยวกับสีของแสงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประสิทธิภาพของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ด้วย

ไดโอดเปล่งแสงที่มีสีต่างกันทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ต่างกัน องค์ประกอบทางเคมีของเซมิคอนดักเตอร์เป็นตัวกำหนดแรงดันไฟฟ้าของ LED เป็นส่วนใหญ่ หรือถ้าให้ละเอียดกว่านั้นคือแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมจุดเชื่อมต่อ pn

เนื่องจากมีการใช้สารประกอบเคมีหลายสิบชนิดในการผลิตคริสตัล จึงไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนสำหรับ LED ทุกดวงที่มีสีเดียวกัน อย่างไรก็ตามมีค่าช่วงหนึ่งซึ่งมักจะเพียงพอที่จะทำการคำนวณเบื้องต้นขององค์ประกอบของวงจรอิเล็กทรอนิกส์

ประการหนึ่ง ขนาดและรูปลักษณ์ของตัวเครื่องไม่ส่งผลต่อแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าของ LED แต่ในทางกลับกัน ผ่านเลนส์คุณจะเห็นจำนวนคริสตัลเปล่งแสงที่สามารถเชื่อมต่อเป็นอนุกรมได้ ชั้นฟอสเฟอร์ในไฟ LED SMD สามารถซ่อนสายโซ่คริสตัลทั้งหมดได้

ตัวอย่างที่เด่นชัดคือ LED หลายชิปขนาดเล็กจาก Cree ซึ่งแรงดันไฟฟ้าตกมักจะสูงกว่า 3 โวลต์ ใน ปีที่ผ่านมาไฟ LED SMD สีขาวปรากฏขึ้น ตัวเรือนประกอบด้วยคริสตัลที่เชื่อมต่อกัน 3 ชุด มักพบได้ในหลอดไฟ LED 220 โวลต์ของจีน

โดยธรรมชาติแล้วจะไม่สามารถตรวจสอบความสามารถในการซ่อมบำรุงของคริสตัล LED ในหลอดไฟดังกล่าวโดยใช้มัลติมิเตอร์ได้ แบตเตอรี่ทดสอบมาตรฐานผลิต 9 V และแรงดันไฟฟ้าตอบสนองขั้นต่ำของไดโอดเปล่งแสงสีขาวสามคริสตัลคือ 9.6 V นอกจากนี้ยังมีการดัดแปลงสองคริสตัลโดยมีเกณฑ์การตอบสนอง 6 โวลต์

• วิธีปฏิบัติ

ข้อมูลที่แม่นยำที่สุดเกี่ยวกับแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้าของ LED สามารถรับได้จากการวัดในทางปฏิบัติ ในการดำเนินการนี้ คุณจะต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม (PSU) ดี.ซีด้วยแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 0 ถึง 12 โวลต์, โวลต์มิเตอร์หรือมัลติมิเตอร์และตัวต้านทาน 510 โอห์ม (เป็นไปได้มากกว่านั้น) วงจรห้องปฏิบัติการสำหรับการทดสอบแสดงไว้ในภาพ

ทุกอย่างเป็นเรื่องง่ายที่นี่: ตัวต้านทานจะจำกัดกระแสและโวลต์มิเตอร์จะตรวจสอบแรงดันไปข้างหน้าของ LED เพิ่มแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานอย่างราบรื่นสังเกตการเพิ่มขึ้นของการอ่านบนโวลต์มิเตอร์ เมื่อถึงเกณฑ์การกระตุ้น LED จะเริ่มเปล่งแสง

เมื่อถึงจุดหนึ่ง ความสว่างจะถึงค่าที่กำหนด และค่าโวลต์มิเตอร์ที่อ่านได้จะหยุดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งหมายความว่าทางแยก p-n เปิดอยู่ และแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเพิ่มเติมจากเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟจะถูกนำไปใช้กับตัวต้านทานเท่านั้น การอ่านค่าปัจจุบันบนหน้าจอจะเป็นแรงดันไปข้างหน้าที่ระบุของ LED

หากคุณยังคงเพิ่มแหล่งจ่ายไฟให้กับวงจรเฉพาะกระแสไฟฟ้าที่ผ่านเซมิคอนดักเตอร์เท่านั้นที่จะเพิ่มขึ้นและความต่างศักย์ไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงไม่เกิน 0.1-0.2 โวลต์ กระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปจะนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปของคริสตัลและการเสียทางไฟฟ้าของจุดเชื่อมต่อ p-n

หากแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของ LED ตั้งไว้ที่ประมาณ 1.9 โวลต์ แต่ไม่มีแสง แสดงว่าอาจทดสอบไดโอดอินฟราเรด ในการตรวจสอบสิ่งนี้ คุณจะต้องกำหนดทิศทางการไหลของรังสีไปยังกล้องโทรศัพท์ที่เปิดอยู่ จุดสีขาวควรปรากฏบนหน้าจอ

ในกรณีที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม คุณสามารถจ่ายไฟให้กับ "เม็ดมะยม" LED ได้ที่ 9 V คุณยังสามารถใช้อะแดปเตอร์เครือข่าย 3 หรือ 9 โวลต์ในการวัด ซึ่งสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรที่แก้ไขแล้ว และคำนวณค่าของตัวต้านทานใหม่ .

มีเพียง 3 วิธีในการแก้ไขปัญหา:

• เชิงโครงสร้าง

ตามมาตรฐานที่ยอมรับกันทั่วโลก บน LED ทั่วไป (ไม่ใช่ประเภท SMD) ขายาวจะเป็น "+" หรือขั้วบวกเสมอ เพื่อให้ LED ทำงานได้ จะต้องจ่ายไฟครึ่งคลื่นบวกเข้าไป และอันสั้นคือแคโทด

• การใช้มัลติมิเตอร์

ในการตรวจสอบ คุณต้องตั้งค่าสวิตช์อุปกรณ์ไปที่โหมด "ทดสอบ" และติดตั้งโพรบมัลติมิเตอร์สีแดงบนขั้วบวก และโพรบสีดำบนแคโทด เป็นผลให้ไฟ LED ควรสว่างขึ้น หากไม่เกิดขึ้น คุณจะต้องเปลี่ยนขั้ว (สีดำเป็นขั้วบวก และสีแดงเป็นแคโทด)

• สายตา

หากคุณดู LED อย่างใกล้ชิด คุณจะเห็นปลาย 2 อันใกล้กับคริสตัล อันที่ใหญ่กว่าคือแคโทด อันที่เล็กกว่าคือแอโนด

โดย pinout เรามักจะเข้าใจรูปลักษณ์ (การออกแบบตัวถัง) ของ LED ผู้ผลิตแต่ละรายผลิต LED ในตัวเครื่องของตนเอง ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและวัตถุประสงค์ ไม่มีมาตรฐานเดียวเช่นเดียวกับในหลอดไฟ LED ฉันขอเตือนคุณว่าฐานโคมไฟที่พบบ่อยที่สุดคือ: e27, e14

ไม่มีมาตรฐานเดียวสำหรับ LED pinout ผู้ผลิตแต่ละรายทำตามที่เห็นสมควร ด้วยเหตุนี้บนชั้นวางของในร้านเราได้รับ LED จำนวนมากซึ่งมีรูปทรงแตกต่างกันไป รูปร่าง, ออกแบบ.

จากทั้งชุด ยังคงเป็นไปได้ที่จะแยกกลุ่มเล็กๆ สองสามกลุ่มออกมา ตัวอย่างเช่น LED ธรรมดาทั่วไปนั้นทำในตัวเรือนโปร่งใสหรือสีที่ทำจากพลาสติกหรือแก้วที่ทนทานและมีรูปทรงทรงกระบอกซึ่งขอบมักจะโค้งมนที่สุด

LED ที่มีราคาแพงกว่าประกอบด้วยหลายส่วน: ฐานและเลนส์ มีรางนำไฟฟ้าอยู่ที่ฐาน และเลนส์ทำจากวัสดุคุณภาพสูง ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกระจายแสง

ฐานทำเป็นรูปวงกลมหรือสี่เหลี่ยม ขั้วบนสี่เหลี่ยมจัตุรัสจะแสดงด้วยมุมที่เอียง ตัวอย่างเช่น CREE LED มีลักษณะดังนี้:

pinout ที่ไม่ได้มาตรฐานอาจเกิดขึ้นเมื่อซ่อมหน่วยอิเล็กทรอนิกส์และทำให้เกิดปัญหาในการกำหนดขั้ว pinout ของ LED จะกำหนดขั้ว ซึ่งความรู้ที่จำเป็นสำหรับหรือ การติดตั้งที่ถูกต้อง LED เข้าสู่วงจร

ไม่สามารถกำหนดขั้วได้เสมอไป ตามปกติเนื่องจาก pinout ที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐานของ LED: โครงสร้างพิเศษของตัวเครื่อง ความหนาของ LED ตัวใดตัวหนึ่ง และเหตุผลอื่น ๆ ดังนั้นในกรณีเช่นนี้ไม่ว่าใครจะพูดอะไรคุณจะต้องหันไปใช้การวัดทางไฟฟ้า

ไฟ LED ในแผนภาพแสดงเป็นไดโอดปกติโดยมีลูกศร 2 อันชี้ไปด้านข้าง เพื่อระบุการปล่อยแสง ไดโอดสามารถแสดงเป็นวงกลมหรือไม่มีก็ได้

ที่ด้านข้างของจมูกของรูปสามเหลี่ยมจะมีแคโทด และที่ด้านข้างของสามเหลี่ยมจะมีขั้วบวก บางครั้งบนแผนภาพคุณสามารถเห็นการกำหนดขั้วบวกและแคโทดในรูปแบบของตัวอักษร A และ K หรือ + และ - ซึ่งตามลำดับบ่งบอกถึงขั้วบวกและแคโทดหรือบวกและลบ

องค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ลงนามในวงจรภายในประเทศด้วยตัวอักษร HL (HL1, HL2 ฯลฯ ) - เป็นไปตาม GOST ตามมาตรฐานต่างประเทศ การกำหนด LED บนแผนภาพจะคล้ายกับสัญลักษณ์ของรัสเซีย มีการลงนามด้วยคำอื่น - LED (LED1, LED2, LED3 ฯลฯ ) ซึ่งแปลจากภาษาอังกฤษย่อมาจาก light-emitting Diode - ไดโอดเปล่งแสง

อย่าสับสนระหว่างการกำหนด LED บนไดอะแกรมกับโฟโตไดโอด เมื่อมองแวบแรกอาจดูเหมือนว่าเหมือนกัน แต่เมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิดจะสังเกตเห็นความแตกต่างที่สำคัญ: ลูกศรของโฟโตรีซีสเตอร์หันไปทางไดโอด (รูปสามเหลี่ยมที่มีแท่งอยู่ที่ปลายแหลม)

ข้อแตกต่างที่สองคือการกำหนดตัวอักษรของโฟโตรีซีสเตอร์ - VD หรือ VB ซึ่งหมายถึงโฟโตเซลล์

โดยสรุปผมอยากจะบอกว่าการติดฉลากมีความสำคัญมาก การรู้การถอดรหัสทำให้คุณสามารถกำหนดพารามิเตอร์หลักของ LED ได้โดยไม่ต้องเปิดแผ่นข้อมูล การจดจำเครื่องหมายของผู้ผลิตทั้งหมดนั้นไม่สมจริงและไม่จำเป็นต้องรู้การถอดรหัสของแบรนด์หลักก็เพียงพอแล้ว

ที่ การเชื่อมต่อแบบอนุกรม LED หลายดวงถูกประกอบเป็นสายโซ่เดียวผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแส โดยแคโทดของอันก่อนหน้าจะถูกบัดกรีเข้ากับขั้วบวกของอันถัดไป:

ในวงจร กระแสหนึ่ง (20mA) จะไหลผ่าน LED ทั้งหมด และระดับแรงดันไฟฟ้าจะประกอบด้วยผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมแต่ละดวง ซึ่งหมายความว่าเมื่อใช้แผนภาพการเชื่อมต่อนี้ คุณจะไม่สามารถรวม LED จำนวนเท่าใดก็ได้ในวงจรได้ เนื่องจาก มันถูกจำกัดด้วยแรงดันไฟฟ้าตก

แรงดันไฟฟ้าตกคือระดับแรงดันไฟฟ้าที่ไดโอดเปล่งแสงแปลงเป็นพลังงานแสง (เรืองแสง)

ตัวอย่างเช่น ในวงจร แรงดันไฟฟ้าตกคร่อม LED หนึ่งตัวจะเป็น 3 โวลต์ ในวงจรมีไฟ LED ทั้งหมด 3 ดวง แหล่งจ่ายไฟ 12V. เราพิจารณา 3 โวลต์ * 3 led = 9 V - แรงดันตก

หลังจากการคำนวณอย่างง่าย เราจะเห็นว่าเราไม่สามารถรวม LED มากกว่า 4 ดวง (3 * 4 = 12V) ในวงจรเชื่อมต่อแบบอนุกรม โดยจ่ายไฟจากแบตเตอรี่รถยนต์ทั่วไป (หรือแหล่งอื่นที่มีแรงดันไฟฟ้า 12V)

หากเราต้องการเชื่อมต่อ LED มากขึ้นแบบอนุกรม เราจะต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่มีพิกัดสูงกว่า

รูปแบบนี้พบได้บ่อยในมาลัยต้นคริสต์มาสอย่างไรก็ตามเนื่องจากมีข้อเสียเปรียบที่สำคัญประการหนึ่งคือการใช้มาลัย LED ที่ทันสมัย การเชื่อมต่อแบบผสม- เราจะมาดูกันว่าข้อเสียเปรียบคืออะไรด้านล่าง

ข้อเสียของการเชื่อมต่อแบบอนุกรม:
1. หากมีอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบล้มเหลว วงจรทั้งหมดจะไม่ทำงาน
2. ในการจ่ายไฟให้กับ LED จำนวนมาก คุณต้องมีแหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงสูง

ในสถานการณ์เช่นนี้ ทุกอย่างเกิดขึ้นในทางตรงกันข้าม LED แต่ละตัวมีระดับแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน และกระแสคือผลรวมของกระแสที่ไหลผ่าน

จากที่กล่าวมาข้างต้น เราสรุปได้ว่าหากเรามีแหล่งจ่ายไฟ 12V และ LED 10 ดวง แหล่งจ่ายไฟจะต้องทนต่อโหลด 0.2A (10 * 0.002) จากการคำนวณข้างต้น สำหรับการเชื่อมต่อแบบขนาน คุณจะต้องมีตัวต้านทานจำกัดกระแสที่มีค่าเล็กน้อย 2.4 โอห์ม (12 * 0.2)

ถือเป็นความเข้าใจผิดอย่างลึกซึ้ง!!! ทำไม คุณจะพบคำตอบด้านล่างนี้

คุณลักษณะของ LED แต่ละตัว แม้จะอยู่ในซีรีส์และแบทช์เดียวกัน แต่ก็แตกต่างกันเสมอ กล่าวอีกนัยหนึ่ง: เพื่อให้แสงสว่างขึ้นจำเป็นต้องผ่านกระแสที่มีค่าเล็กน้อย 20 mA และสำหรับอีกค่าเล็กน้อยนี้อาจเป็น 25 mA อยู่แล้ว

ดังนั้นหากมีการติดตั้งความต้านทานเพียงตัวเดียวในวงจร ค่าที่ระบุซึ่งคำนวณไว้ก่อนหน้านี้ กระแสที่แตกต่างกันจะไหลผ่าน LED ซึ่งจะทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและความล้มเหลวของ LED ที่ออกแบบมาสำหรับค่าเล็กน้อย 18 mA และกระแสที่ทรงพลังกว่า จะส่องแสงเพียง 70% ของมูลค่าที่กำหนด

จากที่กล่าวข้างต้นเป็นเรื่องที่ควรเข้าใจว่าเมื่อเชื่อมต่อแบบขนานจำเป็นต้องติดตั้งความต้านทานแยกกันสำหรับแต่ละตัว

ข้อเสียของการเชื่อมต่อแบบขนาน:
• องค์ประกอบจำนวนมาก
• เมื่อไดโอดตัวหนึ่งเสีย โหลดของไดโอดตัวอื่นจะเพิ่มขึ้น

วิธีการเชื่อมต่อนี้เหมาะสมที่สุด แถบ LED ทั้งหมดประกอบขึ้นโดยใช้หลักการนี้ มันเกี่ยวข้องกับการผสมผสานระหว่างการเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรม คุณสามารถดูวิธีการได้ในรูปภาพ:

วงจรเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อแบบขนานไม่ใช่ LED แต่ละตัว แต่เป็นสายโซ่อนุกรมของพวกมัน ด้วยเหตุนี้ แม้ว่าโซ่หนึ่งเส้นขึ้นไปจะล้มเหลว พวงมาลัยหรือแถบ LED จะยังคงส่องแสงเท่าๆ กัน

เราดูวิธีการเชื่อมต่อหลัก ไฟ LED ที่เรียบง่าย- ตอนนี้เรามาดูวิธีการเชื่อมต่อ LED กำลังสูงและปัญหาใดที่คุณอาจพบหากเชื่อมต่อไม่ถูกต้อง

LED เป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ชนิดหนึ่งที่มีแรงดันและกระแสจ่ายต่ำกว่าในเครือข่ายไฟฟ้าในครัวเรือนมาก หากต่อเข้ากับระบบไฟฟ้า 220 โวลต์โดยตรง ไฟดับทันที

ดังนั้นไดโอดเปล่งแสงจะต้องเชื่อมต่อผ่านองค์ประกอบจำกัดกระแสเท่านั้น ที่ถูกที่สุดและง่ายที่สุดในการประกอบคือวงจรที่มีองค์ประกอบแบบสเต็ปดาวน์ในรูปแบบของตัวต้านทานหรือตัวเก็บประจุ

สิ่งแรกที่คุณต้องรู้เมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่าย 220V คือเพื่อให้กระแสไฟ 20 mA ต้องผ่าน LED และแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไม่ควรเกิน 2.2-3V สำหรับการเรืองแสงเล็กน้อย จากนี้จำเป็นต้องคำนวณค่าของตัวต้านทานจำกัดกระแสโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

ที่ไหน:
• 0.75 – ปัจจัยความน่าเชื่อถือของ LED;
• กำลัง U คือแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงาน
• U pad คือแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมไดโอดเปล่งแสงและสร้างฟลักซ์ส่องสว่าง
• ฉัน - จัดอันดับกระแสที่ไหลผ่าน;
• R - ระดับความต้านทานสำหรับควบคุมกระแสไฟที่ไหลผ่าน

หลังจากการคำนวณที่เหมาะสม ค่าความต้านทานควรสอดคล้องกับ 30 kOhm

อย่างไรก็ตามอย่าลืมว่าแนวต้านจะโดดเด่น จำนวนมากความร้อนเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตก ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องคำนวณกำลังของตัวต้านทานนี้เพิ่มเติมโดยใช้สูตร:

ในกรณีของเรา U จะเท่ากับความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าและแรงดันตกคร่อม LED หลังจากการคำนวณที่เหมาะสม หากต้องการเชื่อมต่อ LED หนึ่งตัว กำลังต้านทานควรเป็น 2W

จุดสำคัญที่คุณต้องใส่ใจเมื่อเชื่อมต่อ LED เข้ากับเครือข่าย AC คือข้อจำกัดของแรงดันย้อนกลับ งานนี้สามารถทำได้ง่าย ๆ ด้วยซิลิคอนไดโอดที่ออกแบบมาสำหรับกระแสไฟฟ้าไม่ต่ำกว่าที่ไหลในวงจร ไดโอดเชื่อมต่อแบบอนุกรมหลังตัวต้านทานหรือมีขั้วย้อนกลับขนานกับ LED

มีความเห็นว่าสามารถทำได้โดยไม่ จำกัด แรงดันย้อนกลับเนื่องจากการเสียทางไฟฟ้าไม่ทำให้เกิดความเสียหายต่อไดโอดเปล่งแสง อย่างไรก็ตาม กระแสย้อนกลับอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป ทางแยกพีเอ็นส่งผลให้เกิดการสลายเนื่องจากความร้อนและการทำลายคริสตัล LED

แทนที่จะเป็นซิลิคอนไดโอด คุณสามารถใช้ไดโอดเปล่งแสงตัวที่สองที่มีกระแสไปข้างหน้าที่คล้ายกันซึ่งเชื่อมต่อในขั้วย้อนกลับขนานกับ LED ตัวแรก ข้อเสียของวงจรตัวต้านทานจำกัดกระแสคือต้องใช้พลังงานมากในการกระจาย

ปัญหานี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งเมื่อเชื่อมต่อโหลดที่มีการสิ้นเปลืองกระแสไฟมาก ปัญหานี้แก้ไขได้โดยการเปลี่ยนตัวต้านทานด้วยตัวเก็บประจุที่ไม่มีขั้วซึ่งในวงจรดังกล่าวเรียกว่าบัลลาสต์หรือการดับ

ตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับจะมีพฤติกรรมเหมือนตัวต้านทาน แต่ไม่กระจายพลังงานที่ใช้ไปในรูปของความร้อน

ในวงจรเหล่านี้ เมื่อปิดเครื่อง ตัวเก็บประจุจะยังคงไม่มีประจุ ซึ่งทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บ ไฟฟ้าช็อต. ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้อย่างง่ายดายโดยเชื่อมต่อตัวต้านทาน shunt 0.5 วัตต์ที่มีความต้านทานอย่างน้อย 240 kOhm เข้ากับตัวเก็บประจุ

การคำนวณตัวต้านทานสำหรับ LED

ในวงจรข้างต้นทั้งหมดที่มีตัวต้านทานจำกัดกระแส ความต้านทานจะคำนวณตามกฎของโอห์ม:

R = คุณ/ฉัน

ที่ไหน:
• U คือแรงดันไฟฟ้า
• I - กระแสไฟ LED ทำงาน

กำลังที่กระจายโดยตัวต้านทานคือ P = U * I

หากคุณวางแผนที่จะใช้วงจรในชุดการพาความร้อนต่ำ แนะนำให้เพิ่มค่าการกระจายพลังงานสูงสุดของตัวต้านทานขึ้น 30%

การคำนวณตัวเก็บประจุดับสำหรับ LED

การคำนวณความจุของตัวเก็บประจุดับ (เป็นμF) ดำเนินการโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

C = 3200*ฉัน/U

ที่ไหน:
• ฉันเป็นกระแสโหลด
• U - แรงดันไฟฟ้า

สูตรนี้เรียบง่าย แต่ความแม่นยำก็เพียงพอสำหรับการเชื่อมต่อ LED กระแสต่ำ 1-5 ดวงเป็นอนุกรม

เพื่อป้องกันวงจรจากแรงดันไฟกระชากและสัญญาณรบกวนแบบอิมพัลส์ ต้องเลือกตัวเก็บประจุดับด้วยแรงดันไฟฟ้าในการทำงานอย่างน้อย 400 V

ควรใช้ตัวเก็บประจุเซรามิกประเภท K73–17 ที่มีแรงดันไฟฟ้าใช้งานมากกว่า 400 V หรือเทียบเท่าที่นำเข้า ต้องไม่ใช้ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า (ขั้ว)

วงจรขับน้ำแข็ง 220 โวลต์ไม่มีอะไรมากไปกว่า บล็อกชีพจรโภชนาการ

เป็นแบบโฮมเมด ไดร์เวอร์แอลอีดีจากเครือข่าย 220V ลองพิจารณาแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่ง่ายที่สุดโดยไม่มีการแยกไฟฟ้า ข้อได้เปรียบหลักของโครงร่างดังกล่าวคือความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือ

แต่ต้องระวังในการประกอบเนื่องจากวงจรนี้ไม่มีขีดจำกัดกระแส ไฟ LED จะดึงแอมแปร์ที่ต้องการหนึ่งแอมแปร์ครึ่ง แต่ถ้าคุณสัมผัสสายไฟด้วยมือของคุณกระแสจะถึงสิบแอมแปร์และกระแสไฟฟ้าช็อตดังกล่าวจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนมาก

วงจรไดรเวอร์ที่ง่ายที่สุดสำหรับไฟ LED 220V ประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก:
1. ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบบ capacitive;
2. สะพานไดโอด
3. น้ำตกเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า

ขั้นแรกคือความจุของตัวเก็บประจุ C1 พร้อมตัวต้านทาน ตัวต้านทานจำเป็นสำหรับการคายประจุตัวเก็บประจุเองและไม่ส่งผลต่อการทำงานของวงจร การให้คะแนนไม่สำคัญอย่างยิ่งและสามารถอยู่ระหว่าง 100 kOhm ถึง 1 Mohm ด้วยกำลัง 0.5-1 W ตัวเก็บประจุไม่จำเป็นต้องเป็นแบบอิเล็กโตรไลต์ที่ 400-500V (แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่มีประสิทธิผลของเครือข่าย)

เมื่อแรงดันไฟฟ้าครึ่งคลื่นผ่านตัวเก็บประจุ มันจะผ่านกระแสจนกระทั่งแผ่นชาร์จ ยิ่งความจุน้อยเท่าใดการชาร์จเต็มก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น ด้วยความจุ 0.3-0.4 μF เวลาในการชาร์จคือ 1/10 ของช่วงครึ่งคลื่นของแรงดันไฟหลัก

การพูด ในภาษาง่ายๆแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเพียงหนึ่งในสิบเท่านั้นที่จะผ่านตัวเก็บประจุ

ขั้นตอนที่สองคือสะพานไดโอด เขาเปลี่ยนแปลง แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นการถาวร หลังจากตัดแรงดันไฟฟ้าครึ่งคลื่นส่วนใหญ่ด้วยตัวเก็บประจุ เราจะได้ประมาณ 20-24V DC ที่เอาต์พุตของไดโอดบริดจ์

ขั้นตอนที่สามคือตัวกรองที่ทำให้เสถียรและปรับให้เรียบ ตัวเก็บประจุที่มีบริดจ์ไดโอดทำหน้าที่เป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า เมื่อแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายเปลี่ยนแปลง แอมพลิจูดที่เอาต์พุตของไดโอดบริดจ์ก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน

เพื่อให้แรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมเรียบขึ้นเราเชื่อมต่อตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าขนานกับวงจร ความจุของมันขึ้นอยู่กับพลังของภาระของเรา ในวงจรไดรเวอร์ แรงดันไฟฟ้าของ LED ไม่ควรเกิน 12V องค์ประกอบทั่วไป L7812 สามารถใช้เป็นโคลงได้

วงจรประกอบ หลอดไฟ LEDที่ 220 โวลต์จะเริ่มทำงานทันที แต่ก่อนที่จะเชื่อมต่อกับเครือข่าย ให้หุ้มฉนวนสายไฟและจุดบัดกรีของส่วนประกอบวงจรอย่างระมัดระวัง

มีวงจรไดรเวอร์จำนวนมากบนเครือข่ายสำหรับ LED จากเครือข่าย 220V ที่ไม่มีตัวปรับความเสถียรในปัจจุบัน

ปัญหาของไดรเวอร์แบบไม่มีหม้อแปลงคือการกระเพื่อมของแรงดันเอาต์พุตและความสว่างของ LED ตัวเก็บประจุที่ติดตั้งหลังจากสะพานไดโอดสามารถรับมือกับปัญหานี้ได้บางส่วน แต่ไม่สามารถแก้ปัญหาได้ทั้งหมด

จะมีการกระเพื่อมบนไดโอดที่มีแอมพลิจูด 2-3V เมื่อเราติดตั้งโคลง 12V ในวงจรแม้จะคำนึงถึงการกระเพื่อมก็ตามแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะสูงกว่าช่วงตัด

ดังนั้นไดรเวอร์สำหรับหลอดไดโอดแม้แต่หลอดที่ประกอบด้วยมือของตัวเองก็จะไม่ด้อยกว่าระดับการเต้นของชีพจรกับหลอดไฟที่ผลิตจากโรงงานราคาแพงที่คล้ายกัน

อย่างที่คุณเห็นการประกอบไดรเวอร์ด้วยมือของคุณเองนั้นไม่ใช่เรื่องยากโดยเฉพาะ ด้วยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ขององค์ประกอบวงจรเราสามารถเปลี่ยนแปลงค่าของสัญญาณเอาท์พุตได้ในช่วงกว้าง

หากคุณมีความปรารถนาที่จะประกอบวงจรตามแผนภาพดังกล่าว สปอร์ตไลท์ LEDที่ 220 โวลต์ จะดีกว่าถ้าแปลงสเตจเอาท์พุตเป็นแรงดันไฟฟ้า 24V ด้วยโคลงที่เหมาะสม เนื่องจากกระแสเอาท์พุตของ L7812 คือ 1.2A ซึ่งจะจำกัดกำลังโหลดไว้ที่ 10W

หากต้องการแหล่งแสงที่ทรงพลังยิ่งขึ้น จำเป็นต้องเพิ่มจำนวนระยะเอาท์พุตหรือใช้มากขึ้น โคลงอันทรงพลังด้วยกระแสเอาท์พุตสูงถึง 5A และติดตั้งบนหม้อน้ำ

คุณจำเป็นต้องรู้เรื่องนี้

สิ่งสำคัญคือการจำข้อควรระวังด้านความปลอดภัย วงจรที่นำเสนอนี้ใช้พลังงานจากไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษระหว่างการประกอบ การเชื่อมต่อ LED เข้ากับเครือข่ายจะต้องดำเนินการอย่างเคร่งครัดตามแผนภาพวงจร

การเบี่ยงเบนจากแผนภาพหรือความประมาทเลินเล่ออาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรหรือความล้มเหลวของแต่ละชิ้นส่วนได้ เมื่อคุณเปิดเครื่องเป็นครั้งแรก ขอแนะนำให้ปล่อยให้ชุดประกอบทำงานสักพักเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเสถียรและไม่ทำให้องค์ประกอบร้อนเกินไป