إن توفر الثنائيات الباعثة للضوء فائقة السطوع (LEDs) وأسعارها المنخفضة نسبيًا يسمح باستخدامها في العديد من أجهزة الهواة. غالبًا ما يتساءل هواة الراديو المبتدئون الذين يستخدمون مصابيح LED في تصميماتهم لأول مرة عن كيفية توصيل مصباح LED بالبطارية؟ بعد قراءة هذه المادة، سيتعلم القارئ كيفية إضاءة مؤشر LED من أي بطارية تقريبًا، وما هي مخططات توصيل LED التي يمكن استخدامها في هذه الحالة أو تلك، وكيفية حساب عناصر الدائرة.

ما البطاريات التي يمكن توصيل LED بها؟

من حيث المبدأ، يمكنك ببساطة إضاءة LED باستخدام أي بطارية. صممه هواة الراديو والمحترفين الدوائر الإلكترونيةاسمح لنا بالتعامل بنجاح مع هذه المهمة. شيء آخر هو المدة التي ستعمل فيها الدائرة بشكل مستمر باستخدام مؤشر LED (LED) محدد وبطارية أو بطاريات محددة.

لتقدير هذا الوقت، يجب أن تعرف أن إحدى الخصائص الرئيسية لأي بطاريات، سواء كانت كذلك عنصر كيميائيأو البطارية، هي القدرة. سعة البطارية - يتم التعبير عن C بالأمبير ساعة. على سبيل المثال، يمكن أن تتراوح سعة بطاريات AAA AA الشائعة، اعتمادًا على النوع والشركة المصنعة، من 0.5 إلى 2.5 أمبير ساعة. وفي المقابل، تتميز الثنائيات الباعثة للضوء بتيار تشغيل يمكن أن يصل إلى عشرات ومئات المللي أمبير. وبالتالي، يمكنك حساب المدة التقريبية التي ستستمر فيها البطارية باستخدام الصيغة:

T = (C*U باهت)/(U أدى العمل * أنا أعمل أدى)

في هذه الصيغة، البسط هو العمل الذي يمكن للبطارية القيام به، والمقام هو الطاقة التي يستهلكها الصمام الثنائي الباعث للضوء. لا تأخذ الصيغة في الاعتبار كفاءة الدائرة المحددة وحقيقة أن استخدام سعة البطارية بالكامل يمثل مشكلة كبيرة.

عند تصميم الأجهزة التي تعمل بالبطارية، يحاولون عادة التأكد من أن استهلاكها الحالي لا يتجاوز 10-30٪ من سعة البطارية. مسترشدًا بهذا الاعتبار والصيغة المذكورة أعلاه، يمكنك تقدير عدد البطاريات ذات السعة المحددة اللازمة لتشغيل مصباح LED معين.

كيفية التوصيل من بطارية AA 1.5V AA

لسوء الحظ، فإنه غير موجود طريقة بسيطةقم بتشغيل مؤشر LED من بطارية AA واحدة. والحقيقة هي أن جهد تشغيل الثنائيات الباعثة للضوء عادة ما يتجاوز 1.5 فولت. وهذه القيمة تقع في حدود 3.2 - 3.4 فولت. لذلك، لتشغيل مؤشر LED من بطارية واحدة، ستحتاج إلى تجميع محول الجهد. يوجد أدناه رسم تخطيطي لمحول جهد بسيط مزود بترانزستورين يمكن استخدامهما لتشغيل 1-2 مصابيح LED فائقة السطوع بتيار تشغيل يبلغ 20 مللي أمبير.

هذا المحول عبارة عن مذبذب مانع تم تجميعه على الترانزستور VT2 والمحول T1 والمقاوم R1. ينتج مولد الحظر نبضات جهد أعلى بعدة مرات من جهد مصدر الطاقة. يقوم الصمام الثنائي VD1 بتصحيح هذه النبضات. يعتبر المحث L1 والمكثفات C2 وC3 عناصر من مرشح منع التعرج.

يعتبر الترانزستور VT1 والمقاوم R2 وصمام الزينر VD2 من عناصر مثبت الجهد. عندما يتجاوز الجهد عبر المكثف C2 3.3 فولت، ينفتح صمام ثنائي الزينر ويحدث انخفاض في الجهد عبر المقاومة R2. في الوقت نفسه، سيتم فتح الترانزستور الأول وقفل VT2، وسيتوقف مولد الحظر عن العمل. وهذا يضمن استقرار جهد خرج المحول عند 3.3 فولت.

من الأفضل استخدام ثنائيات شوتكي مثل VD1، والتي لها انخفاض جهد منخفض في الحالة المفتوحة.

يمكن لف المحول T1 على حلقة من الفريت من الدرجة 2000NN. يمكن أن يكون قطر الحلقة 7 - 15 ملم. يمكنك استخدام الحلقات من محولات المصابيح الكهربائية الموفرة للطاقة، وملفات الترشيح لإمدادات الطاقة للكمبيوتر، وما إلى ذلك كنواة. اللفات مصنوعة من سلك مطلي بالمينا بقطر 0.3 مم، 25 دورة لكل منها.

يمكن تبسيط هذا المخطط دون ألم عن طريق إزالة عناصر التثبيت. من حيث المبدأ، يمكن للدائرة الاستغناء عن الاختناق وأحد المكثفات C2 أو C3. حتى هواة الراديو المبتدئين يمكنهم تجميع دائرة مبسطة بيديه.

الدائرة جيدة أيضًا لأنها ستعمل بشكل مستمر حتى ينخفض ​​جهد مصدر الطاقة إلى 0.8 فولت.

كيفية توصيل بطاريات 3V

يمكنك توصيل مصباح LED فائق السطوع ببطارية 3 فولت دون استخدام أي أجزاء إضافية. نظرًا لأن جهد تشغيل LED أعلى قليلاً من 3 فولت، فلن يلمع LED بكامل قوته. في بعض الأحيان يمكن أن يكون مفيدًا. على سبيل المثال، باستخدام مصباح LED مع مفتاح وبطارية قرص 3 فولت (يُطلق عليها شعبيًا الكمبيوتر اللوحي)، المستخدمة في اللوحات الأم للكمبيوتر، يمكنك إنشاء سلسلة مفاتيح صغيرة لمصباح يدوي. يمكن أن يكون هذا المصباح اليدوي المصغر مفيدًا في مواقف مختلفة.

من هذه البطارية - 3 أقراص فولت، يمكنك تشغيل مؤشر LED

باستخدام زوج من البطاريات 1.5 فولت ومحول تم شراؤه أو محلي الصنع لتشغيل واحد أو أكثر من مصابيح LED، يمكنك إنشاء تصميم أكثر جدية. يظهر الشكل التخطيطي لأحد هذه المحولات (المعززات).

يتميز المعزز المعتمد على شريحة LM3410 والعديد من الملحقات بالخصائص التالية:

• جهد الإدخال 2.7 – 5.5 فولت.
• الحد الأقصى لتيار الإخراج يصل إلى 2.4 أمبير.
• عدد المصابيح المتصلة من 1 إلى 5.
• تردد التحويل من 0.8 إلى 1.6 ميجا هرتز.

يمكن ضبط تيار الخرج للمحول عن طريق تغيير مقاومة قياس المقاومة R1. على الرغم من أنه من الوثائق الفنية فإنه يترتب على أن الدائرة الدقيقة مصممة لتوصيل 5 مصابيح LED، في الواقع يمكنك توصيل 6 منها، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الحد الأقصى لجهد الخرج للرقاقة هو 24 فولت. كما أن LM3410 أيضًا يسمح لمصابيح LED بالتوهج (التعتيم). يتم استخدام الطرف الرابع من الشريحة (DIMM) لهذه الأغراض. يمكن إجراء التعتيم عن طريق تغيير تيار الإدخال لهذا الدبوس.

كيفية توصيل بطاريات كرونا 9 فولت

تتمتع "Krona" بسعة صغيرة نسبيًا وليست مناسبة جدًا لتشغيل مصابيح LED عالية الطاقة. يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لتيار هذه البطارية 30 - 40 مللي أمبير. لذلك، من الأفضل توصيل 3 صمامات ثنائية باعثة للضوء متصلة على التوالي بتيار تشغيل قدره 20 مللي أمبير. إنها، كما هو الحال في حالة الاتصال ببطارية 3 فولت، لن تتألق بكامل طاقتها، لكن البطارية ستستمر لفترة أطول.

دائرة إمداد طاقة بطارية كرونا

من الصعب أن نغطي في مادة واحدة جميع الطرق المتنوعة لتوصيل مصابيح LED بالبطاريات ذات الفولتية والسعات المختلفة. حاولنا أن نخبرك عن الأكثر موثوقية و تصاميم بسيطة. نأمل أن تكون هذه المادة مفيدة لكل من هواة الراديو المبتدئين والأكثر خبرة.

يوجد اليوم المئات من أنواع مصابيح LED التي تختلف في المظهر ولون التوهج والمعايير الكهربائية. لكنهم جميعًا متحدون بمبدأ تشغيل مشترك، وهو ما يعني أن مخططات الاتصال بالدائرة الكهربائية تعتمد أيضًا على مبادئ عامة. يكفي أن تفهم كيفية توصيل مؤشر LED واحد ثم تعلم كيفية إنشاء وحساب أي دوائر.

دبوس LED

قبل أن نفكر في كيفية توصيل LED بشكل صحيح، عليك أن تتعلم كيفية تحديد قطبيته. في أغلب الأحيان، تحتوي مصابيح LED المؤشرة على محطتين: الأنود والكاثود. في كثير من الأحيان، في حالة يبلغ قطرها 5 ملم، هناك عينات تحتوي على 3 أو 4 محطات للاتصال. ولكن ليس من الصعب أيضًا معرفة نقاط التثبيت الخاصة بهم.

يمكن أن تحتوي مصابيح SMD LED على 4 مخرجات (2 أنود و2 كاثود)، وذلك بفضل تكنولوجيا الإنتاج الخاصة بها. يمكن أن يكون الطرفان الثالث والرابع غير مستخدمين كهربائيًا، ولكن يمكن استخدامهما كمشتت حرارة إضافي. Pinout الموضح ليس قياسيًا. لحساب القطبية، من الأفضل أن تنظر أولاً إلى ورقة البيانات ثم تؤكد ما تراه باستخدام مقياس متعدد. يمكنك تحديد قطبية SMD LED بصريًا بمحطتين من خلال النظر إلى القطع. يقع القطع (المفتاح) الموجود في أحد أركان الهيكل دائمًا بالقرب من الكاثود (ناقص).

أبسط مخطط اتصال LED

لا يوجد شيء أسهل من توصيل LED بمصدر جهد منخفض الجهد العاصمة. يمكن أن يكون هذا بطارية أو مراكمًا أو مصدر طاقة منخفض الطاقة. من الأفضل أن يكون الجهد 5 فولت على الأقل ولا يزيد عن 24 فولت. سيكون هذا الاتصال آمنًا، ولتنفيذه ستحتاج إلى عنصر إضافي واحد فقط - مقاوم منخفض الطاقة. وتتمثل مهمتها في الحد من تدفق التيار عبر تقاطع p-n عند مستوى لا يزيد عن القيمة الاسمية. للقيام بذلك، يتم دائمًا تثبيت المقاوم على التوالي مع الصمام الثنائي الباعث.

حافظ دائمًا على القطبية الصحيحة عند توصيل مؤشر LED بمصدر جهد ثابت (تيار).

إذا تم استبعاد المقاوم من الدائرة، فإن التيار في الدائرة سيكون محدودًا فقط بالمقاومة الداخلية مصدر المجالات الكهرومغناطيسية، وهي صغيرة جدًا. ستكون نتيجة مثل هذا الاتصال فشلًا فوريًا للبلورة المنبعثة.

حساب المقاوم الحد

بالنظر إلى خاصية الجهد الحالي لـ LED، يصبح من الواضح مدى أهمية عدم ارتكاب خطأ عند حساب المقاوم المحدد. حتى نمو صغير التصنيف الحاليسيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة البلورة، ونتيجة لذلك، إلى انخفاض في الحياة العملية. يتم اختيار المقاوم وفقًا لمعلمتين: المقاومة والقوة. يتم حساب المقاومة باستخدام الصيغة:

• U - جهد الإمداد، V؛
• U LED - انخفاض الجهد الأمامي عبر LED (قيمة اللوحة)، V؛
• I - التصنيف الحالي (قيمة الشهادة)، A.

يجب تقريب النتيجة التي تم الحصول عليها إلى أقرب قيمة من سلسلة E24، ثم حساب الطاقة التي يجب أن يتبددها المقاوم:

R – مقاومة المقاوم المقبول للتركيب أوم .

مزيد من المعلومات التفصيلية حول المستوطنات مع أمثلة عمليةيمكن العثور عليها في المقال. وأولئك الذين لا يريدون التعمق في الفروق الدقيقة يمكنهم حساب معلمات المقاوم بسرعة باستخدام الآلة الحاسبة عبر الإنترنت.

تشغيل مصابيح LED من مصدر الطاقة

سنتحدث عن مصادر الطاقة (PSUs) التي تعمل من شبكة تيار متردد بقوة 220 فولت، ولكن حتى أنها يمكن أن تختلف بشكل كبير في معلمات الإخراج. يمكن أن تكون هذه:

• مصادر جهد التيار المتردد، والتي يوجد بداخلها فقط محول تنحي؛
• مصادر الجهد المباشر غير المستقرة (DCS)؛
• استقر مؤشر أسعار المنتجين.
• مصادر التيار المباشر المستقر (برامج تشغيل LED).

يمكنك توصيل مؤشر LED بأي منها عن طريق إضافة عناصر الراديو الضرورية إلى الدائرة. في أغلب الأحيان، يتم استخدام مصادر الطاقة المستقرة 5 فولت أو 12 فولت كمصدر للطاقة. هذا النوع من مصادر الطاقة يعني أنه في حالة حدوث تقلبات محتملة في جهد الشبكة، وكذلك عندما يتغير تيار الحمل ضمن نطاق معين، لن يتغير جهد الخرج. تتيح لك هذه الميزة توصيل مصابيح LED بمصدر الطاقة باستخدام المقاومات فقط. ويتم تطبيق مبدأ الاتصال هذا بالتحديد في الدوائر المزودة بمؤشرات LED.
يجب توصيل مصابيح LED القوية من خلال مثبت التيار (السائق). على الرغم من ارتفاع تكلفتها، إلا أن هذه هي الطريقة الوحيدة لضمان السطوع المستقر والتشغيل طويل الأمد، بالإضافة إلى التخلص من الاستبدال المبكر لعنصر باهظ الثمن الذي ينبعث منه الضوء. لا يتطلب هذا الاتصال مقاومة إضافية، ويتم توصيل مؤشر LED مباشرة بمخرج برنامج التشغيل وفقًا للشروط التالية:

• السائق الأول - السائق الحالي حسب جواز السفر، أ؛
• I LED - التيار المقنن لـ LED، A.

إذا لم يتم استيفاء الشرط، فسوف يحترق مؤشر LED المتصل بسبب التيار الزائد.

اتصال تسلسلي

إن تجميع دائرة عمل باستخدام مصباح LED واحد ليس بالأمر الصعب. إنها مسألة أخرى عندما يكون هناك العديد منهم. كيفية توصيل 2، 3... N LED بشكل صحيح؟ للقيام بذلك عليك أن تتعلم كيفية حساب المزيد دوائر معقدةالادراج. دائرة التوصيل المتسلسلة عبارة عن سلسلة من عدة مصابيح LED، حيث يتم توصيل كاثود LED الأول بأنود الثاني، وكاثود الثاني بأنود الثالث، وهكذا. يتدفق تيار بنفس القوة عبر جميع عناصر الدائرة:

ويتم تلخيص قطرات الجهد:

وبناء على ذلك يمكننا استخلاص النتائج:

• يُنصح بدمج مصابيح LED التي لها نفس تيار التشغيل فقط في دائرة متسلسلة؛
• إذا فشل أحد مصابيح LED، فسيتم فتح الدائرة؛
• عدد مصابيح LED محدود بجهد مصدر الطاقة.

اتصال متوازي

إذا كنت بحاجة إلى إضاءة عدة مصابيح LED من مصدر طاقة بجهد 5 فولت على سبيل المثال، فيجب توصيلها بالتوازي. في هذه الحالة، يجب توصيل المقاوم على التوالي مع كل LED. تأخذ صيغ حساب التيارات والفولتية الشكل التالي:

وبالتالي، يجب ألا يتجاوز مجموع التيارات في كل فرع الحد الأقصى المسموح به للتيار لوحدة إمداد الطاقة. عند توصيل مصابيح LED من نفس النوع بالتوازي، يكفي حساب معلمات مقاوم واحد، وسيكون الباقي بنفس القيمة.

يمكن العثور على جميع قواعد الاتصال التسلسلي والمتوازي، والأمثلة التوضيحية، بالإضافة إلى معلومات حول كيفية عدم تشغيل مصابيح LED.

إدراج مختلط

بعد أن فهمت دوائر الاتصال التسلسلية والمتوازية، فقد حان الوقت للجمع. يظهر في الشكل أحد خيارات اتصال LED المدمج.

بالمناسبة، هذه هي الطريقة التي تم بها تصميم كل شريط LED.

الاتصال بشبكة التيار المتردد

لا يُنصح دائمًا بتوصيل مصابيح LED من مصدر الطاقة. خاصة عندما يتعلق الأمر بالحاجة إلى إضاءة المفتاح أو الإشارة إلى وجود الجهد في شريط الطاقة. لمثل هذه الأغراض، سيكون كافيا لتجميع واحدة من تلك البسيطة. على سبيل المثال، دائرة ذات مقاومة محددة للتيار وصمام ثنائي مصحح يحمي مؤشر LED من الجهد العكسي. يتم حساب مقاومة وقوة المقاوم باستخدام صيغة مبسطة، مع إهمال انخفاض الجهد عبر مؤشر LED والصمام الثنائي، لأنه أقل بمقدار أمرين من جهد التيار الكهربائي:

بسبب تبديد الطاقة العالي (2-5 واط)، غالبًا ما يتم استبدال المقاوم بمكثف غير قطبي. العمل من أجل التيار المتردديبدو أنه "يطفئ" الجهد الزائد ولا يسخن تقريبًا.

توصيل المصابيح الوامضة ومتعددة الألوان

خارجيًا، لا تختلف مصابيح LED الوامضة عن نظائرها التقليدية ويمكن أن تومض بلون واحد أو لونين أو ثلاثة ألوان وفقًا للخوارزمية المحددة من قبل الشركة المصنعة. الفرق الداخلي هو وجود ركيزة أخرى تحت السكن، والتي يوجد عليها مولد النبض المتكامل. لا يتجاوز تيار التشغيل المقدر، كقاعدة عامة، 20 مللي أمبير، ويمكن أن يختلف انخفاض الجهد من 3 إلى 14 فولت. لذلك، قبل توصيل مصباح LED الوامض، تحتاج إلى التعرف على خصائصه. إذا لم تكن هناك، فيمكنك معرفة المعلمات بشكل تجريبي من خلال الاتصال بمصدر طاقة قابل للتعديل عند 5-15 فولت من خلال المقاوم بمقاومة 51-100 أوم.

تحتوي العلبة متعددة الألوان على 3 بلورات مستقلة من الأخضر والأحمر والأصفر أزرق. لذلك، عند حساب قيم المقاوم، عليك أن تتذكر أن كل لون متوهج له انخفاض الجهد الخاص به.

مرة أخرى عن ثلاث نقاط مهمة

1. التيار المقنن المباشر هو المعلمة الرئيسية لأي LED. من خلال خفضه، نفقد السطوع، ومن خلال المبالغة في تقديره، فإننا نقلل بشكل حاد من عمر الخدمة. ولذلك، فإن أفضل مصدر للطاقة هو سائق بقيادة، عند توصيله سيتدفق دائمًا تيار ثابت من القيمة المطلوبة عبر مؤشر LED.
2. الجهد الوارد في ورقة البيانات الخاصة بـ LED ليس حاسماً ويشير فقط إلى عدد الفولتات التي ستنخفض عند تقاطع p-n عندما يتدفق التيار المقنن. يجب أن تكون قيمتها معروفة من أجل حساب مقاومة المقاوم بشكل صحيح إذا كان سيتم تشغيل LED بواسطة مصدر طاقة تقليدي.
3. لتوصيل مصابيح LED عالية الطاقة، من المهم ليس فقط أن يكون لديك مصدر طاقة موثوق، ولكن أيضًا أن يكون لديك نظام تبريد عالي الجودة. إن تركيب مصابيح LED باستهلاك طاقة يزيد عن 0.5 واط على الرادياتير سيضمن تشغيلها المستقر وطويل الأمد.

اقرأ أيضا

مصابيح LED ذات الألوان المختلفة لها نطاق جهد التشغيل الخاص بها. إذا رأينا مصباح LED بقوة 3 فولت، فيمكن أن ينتج ضوءًا أبيض أو أزرق أو أخضر. ولا يمكنك توصيله مباشرة بمصدر طاقة يولد أكثر من 3 فولت.

حساب مقاومة المقاوم

لخفض الجهد على LED، يتم توصيل المقاوم على التوالي أمامه. ستكون المهمة الرئيسية للكهربائي أو الهواة هي اختيار المقاومة الصحيحة.

هذا ليس صعبا بشكل خاص. الشيء الرئيسي هو معرفة المعلمات الكهربائية للمصباح الكهربائي LED، وتذكر قانون أوم وتحديد الطاقة الحالية.

R=مقاومة Uon/ILED

ILED هو التيار المسموح به لـ LED. يجب الإشارة إليه في خصائص الجهاز مع انخفاض الجهد الأمامي. يجب ألا يتجاوز التيار المار عبر الدائرة القيمة المسموح بها. فقد يؤدي ذلك إلى تلف جهاز LED.

غالبًا ما يتم تمييز أجهزة LED الجاهزة للاستخدام بالطاقة (W) والجهد أو التيار. ولكن بمعرفة اثنتين من هذه الخصائص، يمكنك دائمًا العثور على الثالثة. أبسط تركيبات الإضاءةتستهلك طاقة حوالي 0.06 واط.

عند توصيله على التوالي، فإن الجهد الإجمالي لمصدر الطاقة U هو مجموع Unres. وU على الصمام. ثم U على الدقة.=U-U على LED

لنفترض أنك بحاجة إلى توصيل مصباح LED بجهد أمامي 3 فولت وتيار 20 مللي أمبير بمصدر طاقة 12 فولت. نحصل على:

R=(12-3)/0.02=450 أوم.

عادة، يتم أخذ المقاومة باحتياطي. للقيام بذلك، يتم ضرب التيار بعامل 0.75. وهذا يعادل ضرب المقاومة بـ 1.33.

ولذلك، فمن الضروري أن تأخذ مقاومة 450 * 1.33 = 598.5 = 0.6 كيلو أوم أو أكثر قليلا.

قوة المقاوم

لتحديد قوة المقاومة يتم استخدام الصيغة:

P=U²/ R= ILED*(U-Uon LED)

في حالتنا: P=0.02*(12-3)=0.18 واط

ولا يتم إنتاج مقاومات بهذه القوة، لذا لا بد من أخذ العنصر الأقرب إليه بقيمة كبيرة وهي 0.25 واط. إذا لم يكن لديك مقاومة 0.25 واط، فيمكنك توصيل مقاومتين أقل طاقة على التوازي.

عدد المصابيح في الطوق

يتم حساب المقاومة بطريقة مماثلة إذا تم توصيل عدة مصابيح LED بقدرة 3 فولت على التوالي بالدائرة. في هذه الحالة، يتم طرح مجموع الفولتية لجميع المصابيح الكهربائية من الجهد الإجمالي.

يجب أن تكون جميع مصابيح LED الخاصة بإكليل من عدة مصابيح كهربائية متطابقة بحيث يمر تيار ثابت ومتماثل عبر الدائرة.

يمكن العثور على الحد الأقصى لعدد مصابيح الإضاءة عن طريق قسمة U للشبكة على U من LED واحد وعامل أمان قدره 1.15.

ن=12:3:1.15=3.48

يمكنك بسهولة توصيل 3 أشباه موصلات باعثة للضوء بجهد 3 فولت بمصدر 12 فولت والحصول على توهج ساطع من كل منها.

قوة مثل هذا الطوق صغيرة جدًا. هذه هي الميزة مصابيح LED. حتى الإكليل الكبير سوف يستهلك منك الحد الأدنى من الطاقة. يستخدم المصممون هذا بنجاح عند تزيين الديكورات الداخلية وإضاءة الأثاث والأجهزة.

اليوم، يتم إنتاج نماذج فائقة السطوع بجهد 3 فولت وزيادة التيار المسموح به. تصل قوة كل منها إلى 1 واط أو أكثر، ويختلف استخدام هذه النماذج إلى حد ما. تُستخدم مصابيح LED التي تستهلك 1-2 واط في وحدات الأضواء الكاشفة والفوانيس والمصابيح الأمامية وإضاءة العمل في المباني.

ومن الأمثلة على ذلك شركة CREE، التي تقدم منتجات LED بقدرة 1 وات و3 وات وما إلى ذلك. وقد تم تصنيعها باستخدام تقنيات تفتح إمكانيات جديدة في هذه الصناعة.

على الرغم من الاختيار الواسع في المتاجر مشاعل LEDبتصميمات مختلفة، يقوم هواة الراديو بتطوير إصداراتهم الخاصة من الدوائر لتشغيل مصابيح LED بيضاء فائقة السطوع. في الأساس، تتلخص المهمة في كيفية تشغيل مصباح LED من بطارية أو مركم واحد فقط، وإجراء بحث عملي.

وبعد الحصول على نتيجة إيجابية، يتم تفكيك الدائرة، ووضع الأجزاء في صندوق، وتكتمل التجربة، ويبدأ الرضا الأخلاقي. غالبًا ما يتوقف البحث عند هذا الحد، لكن في بعض الأحيان تتحول تجربة تجميع وحدة معينة على اللوح إلى تصميم حقيقي تم تصنيعه وفقًا لجميع قواعد الفن. أدناه عدة دوائر بسيطة، تم تطويره بواسطة هواة الراديو.

في بعض الحالات، يكون من الصعب للغاية تحديد من هو مؤلف المخطط، حيث يظهر نفس المخطط في مواقع مختلفة وفي مقالات مختلفة. غالبًا ما يكتب مؤلفو المقالات بأمانة أنه تم العثور على هذه المقالة على الإنترنت، لكن من غير المعروف من نشر هذا المخطط لأول مرة. يتم ببساطة نسخ العديد من الدوائر من لوحات نفس المصابيح الكهربائية الصينية.

لماذا هناك حاجة للمحولات؟

الشيء هو أن انخفاض الجهد المباشر، كقاعدة عامة، لا يقل عن 2.4...3.4 فولت، لذلك من المستحيل ببساطة إضاءة LED من بطارية واحدة بجهد 1.5 فولت، وأكثر من ذلك من البطارية بجهد 1.2 فولت. هناك طريقتان للخروج هنا. إما أن تستخدم بطارية مكونة من ثلاث خلايا كلفانية أو أكثر، أو أن تصنع على الأقل أبسطها.

إنه المحول الذي سيسمح لك بتشغيل المصباح ببطارية واحدة فقط. يقلل هذا الحل من تكلفة مصادر الطاقة، وبالإضافة إلى ذلك يسمح بالاستخدام الكامل: العديد من المحولات تعمل بتفريغ عميق للبطارية يصل إلى 0.7 فولت! يتيح لك استخدام المحول أيضًا تقليل حجم المصباح اليدوي.

الدائرة عبارة عن مذبذب مانع. هذه إحدى الدوائر الإلكترونية الكلاسيكية، فإذا تم تجميعها بشكل صحيح وفي حالة عمل جيدة، فإنها تبدأ العمل على الفور. الشيء الرئيسي في هذه الدائرة هو تشغيل المحول Tr1 بشكل صحيح وعدم الخلط بين مراحل اللفات.

كنواة للمحول، يمكنك استخدام حلقة الفريت من لوحة غير صالحة للاستعمال. يكفي لف عدة لفات من السلك المعزول وتوصيل اللفات، كما هو موضح في الشكل أدناه.

يمكن لف المحول بسلك متعرج مثل PEV أو PEL بقطر لا يزيد عن 0.3 مم، مما سيسمح لك بوضع عدد أكبر قليلاً من اللفات على الحلقة، على الأقل 10...15، الأمر الذي سيعمل إلى حد ما تحسين تشغيل الدائرة.

يجب أن يتم لف اللفات في سلكين، ثم قم بتوصيل طرفي اللفات كما هو موضح في الشكل. تظهر بداية اللفات في الرسم البياني بنقطة. يمكن استخدام أي ترانزستور منخفض الطاقة الموصلية n-p-n: KT315، KT503 وما شابه ذلك. في الوقت الحاضر أصبح من الأسهل العثور على ترانزستور مستورد مثل BC547.

إذا لم يكن لديك الترانزستور في متناول اليد هياكل n-p-n، فيمكنك استخدام KT361 أو KT502، على سبيل المثال. ومع ذلك، في هذه الحالة سيكون عليك تغيير قطبية البطارية.

يتم تحديد المقاوم R1 بناءً على أفضل توهج LED، على الرغم من أن الدائرة تعمل حتى لو تم استبدالها ببساطة بوصلة عبور. الرسم البياني أعلاه مخصص ببساطة "للمتعة"، لإجراء التجارب. لذا، بعد ثماني ساعات من التشغيل المتواصل على مصباح LED واحد، ينخفض ​​جهد البطارية من 1.5 فولت إلى 1.42 فولت. يمكننا القول أنه لا يتم تفريغه أبدًا.

لدراسة سعة تحميل الدائرة، يمكنك محاولة توصيل عدة مصابيح LED أخرى بالتوازي. على سبيل المثال، مع أربعة مصابيح LED تستمر الدائرة في العمل بثبات تام، ومع ستة مصابيح LED يبدأ الترانزستور في التسخين، ومع ثمانية مصابيح LED ينخفض ​​السطوع بشكل ملحوظ ويصبح الترانزستور ساخنًا جدًا. لكن المخطط لا يزال مستمرا في العمل. ولكن هذا فقط للبحث العلمي، لأن الترانزستور لن يعمل في هذا الوضع لفترة طويلة.

إذا كنت تخطط لإنشاء مصباح يدوي بسيط يعتمد على هذه الدائرة، فسيتعين عليك إضافة بضعة أجزاء أخرى، مما يضمن توهجًا أكثر سطوعًا لمصباح LED.

من السهل أن نرى أنه في هذه الدائرة يتم تشغيل مؤشر LED ليس عن طريق النبض، ولكن العاصمة. وبطبيعة الحال، في هذه الحالة، سيكون سطوع التوهج أعلى قليلا، وسيكون مستوى نبضات الضوء المنبعث أقل بكثير. أي صمام ثنائي عالي التردد، على سبيل المثال، KD521 ()، مناسب كصمام ثنائي.

المحولات مع الاختناق

يظهر أبسط مخطط آخر في الشكل أدناه. إنها أكثر تعقيدًا إلى حد ما من الدائرة الموجودة في الشكل 1، فهي تحتوي على ترانزستورين، ولكن بدلاً من محول بملفين، تحتوي فقط على مغو L1. يمكن جرح مثل هذا الاختناق على حلقة من نفس الشيء مصباح توفير الطاقة، والتي ستحتاج من أجلها إلى لف 15 لفة فقط من سلك اللف بقطر 0.3...0.5 مم.

من خلال إعداد المحث المحدد على مؤشر LED، يمكنك الحصول على جهد يصل إلى 3.8 فولت (انخفاض الجهد الأمامي عبر مؤشر LED 5730 هو 3.4 فولت)، وهو ما يكفي لتشغيل مصباح LED بقدرة 1 وات. يتضمن إعداد الدائرة اختيار سعة المكثف C1 في حدود ± 50٪ من الحد الأقصى لسطوع LED. تعمل الدائرة عندما يتم تقليل جهد الإمداد إلى 0.7 فولت، مما يضمن أقصى استفادة من سعة البطارية.

إذا تم استكمال الدائرة المعنية بمقوم على الصمام الثنائي D1، ومرشح على المكثف C1، وصمام ثنائي زينر D2، فستحصل على مصدر طاقة منخفض الطاقة يمكن استخدامه لتشغيل دوائر المضخم التشغيلي أو المكونات الإلكترونية الأخرى. في هذه الحالة، يتم اختيار محاثة المحرِّض ضمن نطاق 200...350 μH، ويتم اختيار الصمام الثنائي D1 مع حاجز شوتكي، ويتم اختيار الصمام الثنائي زينر D2 وفقًا لجهد الدائرة الموردة.

مع مجموعة ناجحة من الظروف، باستخدام مثل هذا المحول يمكنك الحصول على جهد خرج يبلغ 7...12 فولت. إذا كنت تنوي استخدام المحول لتشغيل مصابيح LED فقط، فيمكن استبعاد ثنائي زينر D2 من الدائرة.

جميع الدوائر المدروسة هي أبسط مصادر الجهد: يتم الحد من التيار من خلال LED بنفس الطريقة التي يتم بها في العديد من المفاتيح الرئيسية أو في الولاعات المزودة بمصابيح LED.

يتم تشغيل LED، من خلال زر الطاقة، دون أي مقاوم محدد، بواسطة 3...4 بطاريات قرصية صغيرة، المقاومة الداخلية لها تحد من التيار من خلال LED إلى مستوى آمن.

دوائر ردود الفعل الحالية

لكن LED هو، في نهاية المطاف، جهاز حالي. ليس من قبيل الصدفة أن تشير وثائق مصابيح LED إلى التيار المباشر. لذلك، تحتوي دوائر طاقة LED الحقيقية على ردود فعل حالية: بمجرد أن يصل التيار عبر LED إلى قيمة معينة، يتم فصل مرحلة الخرج عن مصدر الطاقة.

تعمل مثبتات الجهد بنفس الطريقة تمامًا، فقط هناك ردود فعل للجهد. يوجد أدناه دائرة لتشغيل مصابيح LED مع التغذية المرتدة الحالية.

عند الفحص الدقيق، يمكنك أن ترى أن أساس الدائرة هو نفس مذبذب الحظر المجمع على الترانزستور VT2. الترانزستور VT1 هو جهاز التحكم في دائرة التغذية المرتدة. ردود الفعل في هذا المخطط تعمل على النحو التالي.

يتم تشغيل مصابيح LED بواسطة الجهد الكهربي الذي يتراكم عبر مكثف إلكتروليتي. يتم شحن المكثف من خلال الصمام الثنائي الجهد النبضيمن جامع الترانزستور VT2. يتم استخدام الجهد المصحح لتشغيل مصابيح LED.

يمر التيار عبر مصابيح LED على طول المسار التالي: اللوحة الإيجابية للمكثف، ومصابيح LED ذات مقاومات محدودة، ومقاوم التغذية المرتدة الحالي (المستشعر) Roc، واللوحة السلبية للمكثف الإلكتروليتي.

في هذه الحالة، يتم إنشاء انخفاض الجهد Uoc=I*Roc عبر مقاومة التغذية المرتدة، حيث I هو التيار من خلال مصابيح LED. مع زيادة الجهد (المولد، بعد كل شيء، يعمل ويشحن المكثف)، يزداد التيار عبر مصابيح LED، وبالتالي، يزداد الجهد عبر مقاومة التغذية المرتدة Roc.

عندما يصل Uoc إلى 0.6V، يفتح الترانزستور VT1، ويغلق تقاطع الباعث الأساسي للترانزستور VT2. يتم إغلاق الترانزستور VT2، ويتوقف مولد الحظر ويتوقف عن الشحن مكثف كهربائيا. تحت تأثير الحمل، يتم تفريغ المكثف، وينخفض ​​الجهد عبر المكثف.

يؤدي تقليل الجهد على المكثف إلى انخفاض التيار من خلال مصابيح LED، ونتيجة لذلك، انخفاض في جهد التغذية المرتدة UOC. لذلك، يتم إغلاق الترانزستور VT1 ولا يتداخل مع تشغيل مولد الحظر. يبدأ تشغيل المولد وتتكرر الدورة بأكملها مرارًا وتكرارًا.

من خلال تغيير مقاومة المقاوم المرتد، يمكنك تغيير التيار من خلال مصابيح LED ضمن نطاق واسع. تسمى هذه الدوائر بمثبتات تيار النبض.

المثبتات الحالية المتكاملة

حاليًا، يتم إنتاج المثبتات الحالية لمصابيح LED في نسخة متكاملة. ومن الأمثلة على ذلك الدوائر الدقيقة المتخصصة ZXLD381، ZXSC300. الدوائر الموضحة أدناه مأخوذة من ورقة البيانات الخاصة بهذه الرقائق.

يوضح الشكل تصميم شريحة ZXLD381. يحتوي على مولد PWM (التحكم في النبض)، ومستشعر التيار (Rsense) وترانزستور الإخراج. لا يوجد سوى جزأين معلقين. هذا الصمام الصماموالخانق L1. يظهر مخطط الاتصال النموذجي في الشكل التالي. يتم إنتاج الدائرة الدقيقة في حزمة SOT23. يتم ضبط تردد الجيل 350 كيلو هرتز بواسطة المكثفات الداخلية، ولا يمكن تغييره. تبلغ كفاءة الجهاز 85٪، ويمكن البدء تحت الحمل حتى مع جهد إمداد يبلغ 0.8 فولت.

يجب ألا يزيد الجهد الأمامي لمصباح LED عن 3.5 فولت، كما هو موضح في السطر السفلي أسفل الشكل. يتم التحكم في التيار عبر LED عن طريق تغيير محاثة المحرِّض، كما هو موضح في الجدول الموجود على الجانب الأيمن من الشكل. يُظهر العمود الأوسط ذروة التيار، ويُظهر العمود الأخير متوسط ​​التيار من خلال مؤشر LED. لتقليل مستوى التموج وزيادة سطوع التوهج، من الممكن استخدام مقوم مع مرشح.

نستخدم هنا مصباح LED بجهد أمامي قدره 3.5 فولت، وصمام ثنائي عالي التردد D1 مع حاجز شوتكي، ومكثف C1 ويفضل أن يكون بمقاومة متسلسلة مكافئة منخفضة (ESR منخفض). هذه المتطلبات ضرورية من أجل زيادة الكفاءة الإجمالية للجهاز، وتسخين الصمام الثنائي والمكثف بأقل قدر ممكن. يتم تحديد تيار الخرج عن طريق اختيار محاثة المحث اعتمادًا على قوة LED.

إنه يختلف عن ZXLD381 لأنه لا يحتوي على ترانزستور إخراج داخلي ومقاوم مستشعر حالي. يتيح لك هذا الحل زيادة تيار الإخراج للجهاز بشكل كبير، وبالتالي استخدام مؤشر LED عالي الطاقة.

يتم استخدام المقاوم الخارجي R1 كمستشعر للتيار، من خلال تغيير قيمته يمكنك ضبط التيار المطلوب حسب نوع LED. يتم حساب هذا المقاوم باستخدام الصيغ الواردة في ورقة البيانات الخاصة بشريحة ZXSC300. لن نعرض هذه الصيغ هنا إذا لزم الأمر، فمن السهل العثور على ورقة بيانات والبحث عن الصيغ من هناك. يقتصر تيار الخرج فقط على معلمات ترانزستور الخرج.

عند تشغيل جميع الدوائر الموصوفة لأول مرة، فمن المستحسن توصيل البطارية من خلال المقاوم 10 أوم. سيساعد ذلك في تجنب موت الترانزستور، على سبيل المثال، إذا كانت ملفات المحولات متصلة بشكل غير صحيح. إذا أضاء مؤشر LED مع هذه المقاومة، فيمكن إزالة المقاوم وإجراء المزيد من التعديلات.

بوريس الاديشكين

أقدم لك ثلاثة خيارات لدوائر مصابيح LED القوية التي استخدمتها لفترة طويلة، وأنا شخصيًا راضٍ تمامًا عن سطوع التوهج ومدة التشغيل (في الواقع، تكفيني شحنة واحدة لمدة شهر الاستخدام - أي أنني ذهبت أو قطعت الخشب أو ذهبت إلى مكان ما). تم استخدام LED في جميع الدوائر بقوة 3 واط. الفرق الوحيد هو في لون التوهج (أبيض دافئ أو أبيض بارد)، ولكن شخصيًا يبدو لي أن اللون الأبيض البارد يلمع أكثر إشراقًا، والأبيض الدافئ أكثر متعة في القراءة، أي أنه مريح للعينين، لذلك الخيار لك.

الإصدار الأول من دائرة المصباح

في الاختبارات، أظهرت هذه الدائرة ثباتًا لا يصدق ضمن جهد الإمداد البالغ 3.7-14 فولت (ولكن انتبه إلى أنه مع زيادة الجهد، تنخفض الكفاءة). عندما قمت بضبط الخرج على 3.7 فولت، كان هو نفسه في جميع أنحاء نطاق الجهد بأكمله (قمنا بضبط جهد الخرج باستخدام المقاوم R3، وتقليل هذه المقاومة يزيد من جهد الخرج، لكنني لا أوصي بتقليله كثيرًا، إذا قمت بالتجربة ، احسب الحد الأقصى للتيار على LED1 و الحد الأقصى للجهدفي الثاني). إذا قمنا بتشغيل هذه الدائرة من بطاريات Li-ion، فستكون الكفاءة حوالي 87-95٪. قد تسأل لماذا تم اختراع PWM إذن؟ إذا كنت لا تصدقني، قم بالحسابات بنفسك.

عند 4.2 فولت كفاءة = 87%. عند 3.8 فولت كفاءة = 95%. ف = يو * أنا

يستهلك مصباح LED 0.7 أمبير عند 3.7 فولت، مما يعني 0.7*3.7=2.59 واط، اطرح جهد البطارية المشحونة واضربه في الاستهلاك الحالي: (4.2 - 3.7) * 0.7 = 0.35 واط. الآن نجد الكفاءة: (100/(2.59+0.37)) * 2.59 = 87.5%. ونصف بالمائة لتسخين الأجزاء والمسارات المتبقية. مكثف C2 - بداية ناعمةلتنشيط LED الآمن والحماية من التداخل. من الضروري تثبيت مصباح LED قوي على الرادياتير؛ لقد استخدمت مشعاعًا واحدًا من مصدر طاقة الكمبيوتر. خيار ترتيب الأجزاء:

يجب ألا يلمس ترانزستور الإخراج الجدار المعدني الخلفي للوحة؛ أدخل الورق بينهما أو ارسم رسمًا للوحة على ورقة من دفتر الملاحظات واجعله كما هو على الجانب الآخر من الورقة. للطعام مصباح يدوي LEDلقد استخدمت بطاريتين Li-ion من بطارية كمبيوتر محمول، ولكن من الممكن تمامًا استخدام بطاريات الهاتف، ومن المرغوب فيه أن يكون إجمالي تيارها 5-10 أمبير * ساعة (متصلة بالتوازي).

دعنا ننتقل إلى الإصدار الثاني من مصباح يدوي الصمام الثنائي

لقد قمت ببيع المصباح الأول وشعرت أنه كان مزعجًا بعض الشيء في الليل بدونه، ولم تكن هناك أجزاء لتكرار المخطط السابق، لذلك كان علي أن أرتجل مما كان لدي في تلك اللحظة، وهي: KT819 وKT315 وKT361. نعم، حتى مع هذه الأجزاء، من الممكن تجميع مثبت الجهد المنخفض، ولكن مع خسائر أعلى قليلا. يشبه المخطط المخطط السابق، ولكن في هذا كل شيء عكس ذلك تماما. يقوم المكثف C4 هنا أيضًا بتزويد الجهد بسلاسة. الفرق هو أنه هنا يتم فتح ترانزستور الخرج بواسطة المقاومة R1 ويغلقه KT315 على جهد معين، بينما في الدائرة السابقة يتم إغلاق ترانزستور الخرج ويفتح ثانيا. البديل من ترتيب الأجزاء:

لقد استخدمته لمدة ستة أشهر تقريبًا حتى تشققت العدسة، مما أدى إلى إتلاف نقاط الاتصال الموجودة داخل مؤشر LED. ما زال يعمل، لكن ثلاث خلايا فقط من أصل ستة. لذلك تركتها كهدية :) الآن سأخبرك لماذا يعد التثبيت باستخدام مؤشر LED الإضافي جيدًا جدًا. لمن يهمه الأمر، اقرأه، فقد يكون مفيدًا عند تصميم مثبتات الجهد المنخفض، أو تخطيه والانتقال إلى الخيار الأخير.

فلنبدأ بتثبيت درجة الحرارة، ومن أجرى التجارب يعرف مدى أهمية ذلك في الشتاء أو الصيف. إذن في هذين مشاعل قويةيعمل النظام التالي: مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد قناة أشباه الموصلات، مما يسمح بمرور عدد أكبر من الإلكترونات عن المعتاد، فيبدو أن مقاومة القناة تقل وبالتالي يزداد التيار المار، إذ يعمل نفس النظام على جميع أشباه الموصلات، يزداد التيار من خلال LED أيضًا، مما يؤدي إلى إغلاق جميع الترانزستورات عند مستوى معين، أي جهد التثبيت (تم إجراء التجارب في نطاق درجة الحرارة -21...+50 درجة مئوية). لقد جمعت العديد من دوائر التثبيت على الإنترنت وتساءلت "كيف يمكن ارتكاب مثل هذه الأخطاء!" حتى أن أحدهم أوصى بدائرته الخاصة لتشغيل الليزر، حيث يقوم ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 5 درجات بإعداد الليزر للطرد، لذا خذ هذا الفارق الدقيق في الاعتبار!

الآن عن الصمام نفسه. يعرف أي شخص لعب بجهد إمداد مصابيح LED أنه مع زيادة الاستهلاك الحالي، يزداد أيضًا بشكل حاد. لذلك، مع تغيير طفيف في جهد الخرج للمثبت، يتفاعل الترانزستور (KT361) بسهولة أكبر عدة مرات من مقسم المقاوم البسيط (الذي يتطلب مكاسب جدية)، مما يحل جميع مشاكل مثبتات الجهد المنخفض ويقلل من عدد الأجزاء.

الإصدار الثالث من مصباح يدوي LED

دعنا ننتقل إلى المخطط الأخير الذي قمت بدراسته واستخدامه حتى يومنا هذا. الكفاءة أكبر مما كانت عليه في المخططات السابقة، وسطوع التوهج أعلى، وبطبيعة الحال، اشتريت عدسة تركيز إضافية للـ LED، ويوجد أيضًا 4 بطاريات، أي ما يعادل تقريبًا قدرة 14 أمبير*ساعة. مدير المدرسة. مخطط:

الدائرة بسيطة للغاية ويتم تجميعها في تصميم SMD؛ لا يوجد LED إضافي أو ترانزستورات تستهلك تيارًا زائدًا. لتحقيق الاستقرار، يتم استخدام TL431 وهذا يكفي تمامًا، والكفاءة هنا من 88 إلى 99٪، إذا كنت لا تصدقني، قم بإجراء العمليات الحسابية. صورة للجهاز محلي الصنع النهائي:

نعم، بالمناسبة حول السطوع، هنا سمحت بـ 3.9 فولت عند خرج الدائرة واستخدمها لأكثر من عام، ولا يزال مؤشر LED على قيد الحياة، فقط المبرد يصبح دافئًا قليلاً. ولكن يمكن لأي شخص ضبط جهد الإمداد أقل عن طريق تحديد مقاومات الخرج R2 و R3 (أنصحك بالقيام بذلك على مصباح متوهج؛ عندما تحصل على النتيجة المطلوبة، قم بتوصيل LED). شكرا لاهتمامكم، كان ليفشا ليشا (أليكسي ستيبانوف) معك.

ناقش المقال مصابيح LED القوية