Exitonservice.ru

Экситон Сервис
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Светодиод для индикации тока

Несколько вариантов схем как подключить светодиод к 220 вольтам (для световой индикации)

Порой возникает необходимость в подключении обычного, маломощного светодиода к переменному, сетевому напряжению 220 вольт в роли светового индикатора. Казалось бы нет ничего проще, чем взять и поставить последовательно светодиоду обычный резистор, который бы ограничивал силу тока в данной цепи. Но не все так просто. В этой статье давайте с вами рассмотрим наиболее распространенные варианты такого подключения, после чего можно будет выбрать наиболее лучшую схему с учетом имеющихся достоинств и недостатков.

Какой резистор использовать?

Чтобы подобрать оптимальное сопротивление резистора, необходимо воспользоваться законом Ома.

Предположим, мы взяли для индикатора красный светодиод с номинальным значением тока 18мА и прямым напряжением 2,0 Вольт.

(311-2)/0,018=17167 Ом=17 кОм

Объясним, откуда взялось число 311. Это пик синусоиды, по которой меняется напряжение в нашей сети. Не вдаваясь в область математики со всеми ее вычислениями, можно просто сказать, что пиковое напряжение составляет 220*√2.

Иногда встречаются схемы, в которых отсутствует выпрямляющий диод. В этом случае сопротивление необходимо увеличить в несколько раз, чтобы сделать ток меньше и обезопасить индикаторную лампочку от перегорания.

Назначение элементов и принцип работы

Как видно из рисунка, схема индикатора собрана всего на семи элементах. «Сердцем» устройства является полевой транзистор VT2, включенный как стабилизатор тока и способный выдерживать напряжение до 600 В на переходе сток-исток. В свою очередь на транзисторе VT1 собрана цепь обратной связи стабилизатора, направленная на поддержание тока заданной величины.

Светодиодная контролька работает следующим образом. При касании измерительными щупами контактов под напряжением, в схеме начинает протекать ток, величина которого зависит от напряжения перехода база-эмиттер VT1 (UБЭ) и от сопротивления резистора R2. Так как значение UБЭ открытого транзистора является константой, то ток стабилизации можно определить по формуле: IСТ = UБЭ/R2. Как правило, UБЭ маломощных транзисторов находится в пределе 0,5-0,6 В. Подставляя в формулу R2 номиналом 560 Ом, получаем ток стабилизации равный примерно 1 мА. Как показывают практические испытания, этого достаточно, чтобы слаботочный светодиод засветился.

Читать еще:  Какие выключатели лучше с подсветкой или без

Мегаомный резистор R1 служит нагрузкой для VT1, а конденсатор С1 дополнительно защищает светодиод от возможных негативных бросков тока. При проверке переменного напряжения диод VD1 служит выпрямителем, а при замере постоянного – служит защитой от переполюсовки.

Рабочий диапазон устройства определяется техническими характеристиками полевого транзистора. Минимальный порог срабатывания индикатора зависит от напряжения затвор-исток, которое может быть от 2 до 4 вольт. Это означает, что прибор просигнализирует о наличии разницы потенциалов, величиною более 4 вольт. Максимум измеряемого напряжения ограничен параметром UСИ = 600 В.

При пропускании электрического тока через p-n-переход в прямом направлении носители заряда — электроны и дырки — движутся навстречу и рекомбинируют в обеднённом слое диода с излучением фотонов из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой [1] ..

Не все полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при рекомбинации. Эффективные излучатели относятся к прямозонным полупроводникам, то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические межзонные переходы, типа A III B V (например, GaAs или InP) и типа A II B VI (например, ZnSe или CdTe). Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).

Диоды, изготовленные из непрямозонных полупроводников (например, кремния, германия или карбида кремния), свет практически не излучают. В связи с развитием кремниевой технологии, активно ведутся работы по созданию светодиодов на основе кремния. Советский жёлтый светодиод КЛ101 на основе карбида кремния выпускался ещё в 70-х годах, однако имел очень низкую яркость. В последнее время большие надежды связываются с технологией квантовых точек и фотонных кристаллов.

Из чего состоит светодиод?

Светодиод – диод с p-n переходом, испускающим определённый спектр при пропускании тока в прямом направлении. Цвет свечения напрямую зависит от материалов полупроводника. Важно помнить, что в обратном направлении светодиод ток не пропускает.

Читать еще:  Электрическое сопротивление постоянному току жил кабелей при температуре

Светодиод начинает испускать фотоны при переходе напряжения через определённое значение, причём для каждого цвета оно разное – именно поэтому каждому цвету желательно подбирать свой резистор, иначе мы сталкиваемся с частой ошибкой – подключение RGB-светодиода через одинаковые резисторы, что приводит к неравномерной интенсивности цветов. Важно помнить, что хоть светодиоду и необходимо некоторое конкретное напряжение для работы, более важным параметром является ток.

У каждого типа светодиодов он также свой, но имеются средние значения. Например, для большинства 3 – и 5 мм светодиодов максимальный ток чуть превышает 20 мА. Однако, лучше держать его чуть пониже для увеличения ресурса – около 10 мА. Если Вам не нужно освещать им конкретную площадь, то будет достаточно и меньшего тока, например, для индикации события.

Плюсы светодиодов:

  • Яркие точные цвета
  • Большой срок службы (стремится к бесконечности)
  • Большой КПД, малый нагрев
  • Миниатюрный размер кристалла

Недостатки:

  • Необходима схема ограничения тока (сложнее, чем ограничение напряжения для ламп накаливания)
  • Неизбежное повреждение при превышении тока

Индикатор напряжения на двухцветном светодиоде

Кроме простых светодиодов, промышленность выпускает светодиодные сборки, состоящие из двух и более приборов. Двухцветные светодиодные излучатели могут иметь 2 или 3 вывода. В сборках с тремя выводами катоды светодиодов соединены вместе, а аноды диодов имеют отдельные выводы. В случае с двумя выводами светодиоды соединены встречно-параллельно. Двухвыводные LED можно применить в индикаторе напряжения, а светодиоды с тремя выводами- в логическом пробнике.

Индикатор напряжения на двухцветном светодиоде

Еще одна популярная схема индикации, это схема с использованием двухцветного светодиода для отображения степени заряда батареи или же сигнализации о включении или выключении лампы в другом помещении. Это может быть очень удобно, например, если выключатель света в подвале расположен до лестницы ведущей вниз (кстати, не забудьте прочитать интересную статью о том как сделать подсветку лестницы светодиодной лентой). До того как спуститься туда, вы зажигаете свет, и индикатор загорается красным, в выключенном состоянии вы видите зеленое свечение на клавише. В этом случае вам не придется заходить в темную комнату и уже там нащупывать выключатель. Когда вы покинули подвал, вы по цвету светодиода знаете, горит свет в подвале или нет. Одновременно с этим, вы контролируете исправность лампочки, потому что в случае ее перегорания, красным светодиод светиться не будет. Вот схема индикатора напряжения на двухцветном светодиоде.

Читать еще:  Выключатели освещения для светодиодных ламп

В заключении можно сказать, что это лишь основные возможные схемы использования светодиодов для индикации напряжения. Все они несложные, и в своей реализации под силу даже дилетанту. В них не использовалось никаких дорогостоящих интегральных микросхем и тому подобное. Рекомендуем обзавестись таким устройством всем любителям и профессионалам электрикам, чтобы никогда не подвергать свое здоровье опасности, приступая к ремонтным работам, не проверив наличие напряжения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector