Čo vplýva na životnosť LED žiaroviek – pokračovanie

Všimol som si, že niektorí by radi experimentovali so zapojením, preto som sa rozhodol napísať pokračovanie k článku. Vysvetlím, na aký účel slúži sériovo zapojený rezistor s diódou a akú hodnotu má tento rezistor mať.

Existuje viacero spôsobov zapojenia LED diód:

1. Pomocou rezistora
2. Pomocou prúdového zdroja
3. PWM signálom

Prúdový zdroj

Ak prúdový zdroj zaťažíme akoukoľvek záťažou, obvodom bude tiecť stále rovnaký prúd. Neplatí to pri prúdovom zdroji vytvorenom odporom. Na prúd pri prúdovom zdroji vytvoreným odporom má vplyv kolísanie vstupného napätia. To sa dá jednoducho vyriešiť integrovaným stabilizátorom.

Prúdové zdroje môžu byť vytvorené pomocou:

1. Integrovaných obvodov
2. Tranzistormi
3. Kondenzátorom
4. Vhodným zapojením stabilizátora
5. Tie najprimitívnejšie odporom, čo sa z teoretického hľadiska ani prúdovým zdrojom nedá nazvať, ale používa sa najčastejšie, lebo je to najlacnejšie.

Zapojenie LED diódy pomocou rezistora:

Pre výpočet rezistora platí vzťah:

Pre výkon rezistora platí:

Pre napätie na rezistore platí:

Príklad:

Chceme použiť LED diódu do auta.

• Napätie autobatérie je 12,5 V. Pri dobíjaní jej napätie vzrastie na 14 V, preto budeme počítať z napájacím napätím 14 V.
• Napätie zdroja UZ = 14 V
• Maximálny prúd určený výrobcom LED je ID = 20 mA
• Napätie na LED, ak LED prechádza elektrický prúd, je UD = 3,3 V. Určuje výrobca LED, alebo sa to môžme odmerať.

Dosadíme do vzorca:

Pre napájanie vysoko svietivej LED, ktorá ma spotrebu 20 mA, potrebujeme 535 ohm rezistor. Keďže sa taký nevyrába, použijeme najbližší možný 560 ohm. Vypočítali sme odpor s výkonom 0,214 W, použijeme najbližší 0,4 W. Výkon aj hodnotu stále dávame vyššiu, ako sme vypočítali.

Ak na zdroj zapojíme nejaký integrovaný stabilizátor napríklad LM7805 a jeho výstup použijeme ako zdroj na napájanie LED, potom dostaneme plnohodnotný prúdový zdroj.

Zapojenie LED na 230V

Zapojenie sa skladá zo 4 častí:

1. Zapojenie sa skladá z kondenzátora, ktorý tvorí prúdový zdroj.
2. Usmerňovača, ktorí je tam preto aby LED dióda neblikala na nízkej frekvencií okolo 25 Hz.
3. Nárazového odporu, ktorý zamedzí zničeniu LED diódy pri zapínaní a vypínaní.
4. Kondenzátora, ktorý vyhladzuje výstupné napätie, aby led neblikala na frekvencií 50 Hz.

Výpočet som zjednodušil, lebo tento približný výpočet postačuje pre praktické použitie. Na ukážku uvádzam aj jeden príklad.

Teória:

Najprv si vypočítame predradný odpor, ktorý by sme museli dosadiť do série z LED, ak by sme ju chceli pripojiť na 230V. Odpor vypočítame podľa vzťahu:

keďže odpor by mal veľmi veľké straty, namiesto odporu použijeme kondenzátor.

Pre kondenzátor platí vzťah: Pre narázový odpor platí vzťah: Výkon odporu vypočítame zo vzťahu: Príklad:

Potrebujeme napájať LED diódu, ktorej parametre, podľa katalógového listu od výrobcu (nájdeme ho na internete) sú:

Napajacie napätie je U_d = 3,6V

Maximálny prúd  I_d = 20mA

Špičkový prúd I_š = 350mA

Zdroj:

Napájacie napätie je U = 230V

Frekvencia je f = 50 Hz

Na základe vzťahov pre výpočet Rc a pre výpočet Cx po dosadení získavame vzťah :

Pre narázový odpor platí vzťah:

Výkon na ktorý potrebujeme dimenzovať odpor je:

Poznámka Id = IR, preto, že pri sériovom zapojení tečie všetkými súčiastkami rovnaký prúd.

Ak chceme pripojiť viac diód, pripájame ich do série, hodnota kondenzátora C_x sa nemení, mení sa len hodnota nárazového odporu R_n, maximálne 60 ks LED. Pri 60 LED je účinnosť najvyššia.  Pri 60 LED bude hodnota nárazového odporu daná vzťahom:

Prajem vám veľa úspechov pri experimentovaní a minimálne množstvo zničeného materiálu. Môj článok je mnou overená teória.

Ak sa rozhodnete experimentovať, robíte to na vlastnú zodpovednosť, lebo pri zapojení LED na 230 V pracujete s nebezpečných sieťovým napätím.