przylaczenie led do 220v.pdf
(
52 KB
)
Pobierz
POLACZ~1.QXD
20
OD I DO
CZYTELNIKÓW
PRZY£¥CZENIE LED BEZPOREDNIO
DO SIECI ENERGETYCZNEJ 230 V/50 Hz
rzy³¹czaj¹c LED do napiêcia prze-
miennego 230 V/50 Hz jedynie
przez po³¹czony szeregowo z ni¹
rezystor (jak to ma miejsce w ni-
skonapiêciowych uk³adach zasilanych na-
piêciem sta³ym) napotyka siê na dwa zasa-
dnicze problemy: moc wydzielana na rezysto-
rze i przebicie wsteczne LED.
1. Problem mocy wydzielanej na rezystorze
polega na tym, ¿e je¿eli przez diodê ma prze-
p³ywaæ redni pr¹d (RMS) 10
¸
5 mA, to pr¹d
ten pop³ynie równie¿ przez rezystor, wydziela-
j¹c na nim moc 230 V
.
15 mA
»
3,5 W. Pro-
jektuj¹c uk³ad z szeregowym rezystorem na-
le¿a³oby wiêc liczyæ siê z konsekwencjami ta-
kiego rozwi¹zania: wzrost ceny urz¹dzenia
(na ka¿d¹ LED w uk³adzie nale¿y u¿yæ jeden,
co najmniej 10-watowy rezystor), niepotrzeb-
nym wzrostem poboru mocy z sieci owietle-
niowej (LED pobieraj¹ca oko³o 30 mW mo-
cy wymaga wydzielenia na rezystorze mocy
stukrotnie wiêkszej) i koniecznoci¹ odpro-
wadzenia tych 3,3 W mocy na ka¿d¹ LED
z wnêtrza przyrz¹du.
2. Problem przebicia wstecznego LED po-
lega na tym, ¿e dioda wieci tylko wtedy, gdy
pr¹d przep³ywa przez ni¹ w kierunku przewo-
dzenia, w kierunku wstecznym za LED ma-
j¹ doæ niskie napiêcie przebicia, przeciêtnie
rzêdu kilku woltów. Dlatego w czasie trwania
pó³fali napiêcia sieciowego polaryzuj¹cej dio-
dê w kierunku zaporowym dioda ulega typo-
wemu wstecznemu przebiciu. Dziêki obec-
noci w uk³adzie rezystora dioda nie przepa-
la siê natychmiast, tylko stopniowo (pr¹d
wsteczny przebitej diody nie mo¿e wzrosn¹æ
do takiej wartoci, która spowodowa³aby jej na-
tychmiastowe zniszczenie). Objawia siê to
stopniowym spadkiem jasnoci diody a¿ do
zupe³nego uszkodzenia (brak wiecenia).
Analizuj¹c powy¿sze zagadnienia nasuwa
siê na myl prosty sposób przy³¹czenia LED
do sieci owietleniowej. Uk³ad taki przed-
stawiony zosta³ na rysunku.
Nale¿y tu zauwa¿yæ, ¿e zastosowana w uk³a-
dzie dioda prostownicza nie musi wcale mieæ
wysokiego napiêcia przebicia (dla diody
1N4007 napiêcie to wynosi 1 kV), poniewa¿
LED bêdzie zabezpieczaæ przed przebiciem
diodê prostownicz¹. Wydawaæ by siê mog³o,
¿e nie ma tu równie¿ zdecydowanych przeciw-
wskazañ co do stosowania w przedstawio-
nym uk³adzie zamiast diody prostowniczej dru-
giej diody LED. Stosuj¹c takie rozwi¹zanie
nale¿y jednak byæ ostro¿nym, albowiem szpil-
kowe impulsy napiêcia pojawiaj¹ce siê w sie-
ciach energetycznych mog¹ powodowaæ krót-
kotrwa³e impulsy du¿ego pr¹du. S¹ one zazwy-
czaj nieszkodliwe dla diody spolaryzowanej
w kierunku przewodzenia (podczerwone dio-
dy LED w pilotach zdalnego sterowania sprzê-
tu RTV wysterowywane s¹ krótkimi impulsami
pr¹du rzêdu nawet kilku amperów _ kto nie
wierzy, mo¿e ³atwo zobaczyæ jak jasno wie-
c¹ LED w pilotach obserwuj¹c je przy pomo-
cy kamery wideo), jednak spadek napiêcia na
LED przewodz¹cej du¿y pr¹d mo¿e przekro-
czyæ napiêcie przebicia diody spolaryzowa-
nej wstecznie.
Impedancja kondensatora o pojemnoci
470 nF dla czêstotliwoci 50 Hz wynosi:
o tej samej pulsacji w (i oczywicie amplitu-
dzie wzrastaj¹cej wraz ze wzrostem
w
, co jak
siê za chwilê oka¿e jest w naszych rozwa¿a-
niach nieistotne):
i =
w
C U
0
cos(
w
t) = I
o
cos(
w
t)
Widaæ wiêc, ¿e napiêcie i pr¹d s¹ przesuniê-
te wzglêdem siebie w fazie o 90 stopni. Kon-
densator nie mo¿e wiêc rozpraszaæ mocy, po-
mimo, ¿e wystêpuje na nim napiêcie i p³ynie
przez niego pr¹d. £atwo to sprawdziæ oblicza-
j¹c moc wydzielan¹ na kondensatorze w cza-
sie trwania jednego okresu napiêcia (wszy-
stkie okresy s¹ takie same, wiêc wystarczy
znaleæ moc dla jednego okresu):
Wynik ten po odrobinie zastanowienia przesta-
je byæ zaskakuj¹cy _ podczas czêci okresu
sinusoidalnie zmiennego napiêcia i kosinu-
soidalnie zmiennego pr¹du iloczyn u
.
i jest do-
datni, a podczas pozosta³ych ujemny _ mo¿-
na to zobaczyæ analizuj¹c wykresy tych dwóch
funkcji. Oznacza to, ¿e kiedy iloczyn ten jest
dodatni _ kondensator energiê pobiera, ale od-
daje j¹ wtedy, gdy iloczyn u
.
i jest ujemny.
Nale¿y pamiêtaæ o tym, ¿e amplituda napiê-
cia sieciowego wynosi w przybli¿eniu 324,3 V,
dlatego u¿yty w uk³adzie kondensator musi
mieæ odpowiednio wysokie napiêcie przebicia
(ok. 400 V). Z oczywistych wzglêdów (zasi-
lanie uk³adu napiêciem przemiennym) nie
mo¿e byæ to kondensator elektrolityczny.
Rezystor 150
W
zapobiega uszkodzeniu
diody LED w wyniku zmniejszania siê reak-
tancji kondensatora dla wspomnianych wcze-
niej szpilek, skoków i zak³óceñ obecnych
w sieci owietleniowej. Rezystancjê tego re-
zystora dobrano wg charakterystyki zastoso-
wanej diody, tzn. 1N4007 oraz standardowej
LED o U
zmax
= 5 V. Bardzo istotne jest to
w przypadku montowania przedstawionego
uk³adu w tyrystorowych regulatorach mocy,
w szczególnoci wykorzystywanych do regu-
lacji obrotów silników (np. wiertarki, obra-
biarki itp.) lub regulacji mocy urz¹dzeñ stano-
wi¹cych obci¹¿enie indukcyjne. W takich
przypadkach skoki i szpilki w napiêciu sieci
s¹ typowym skutkiem ubocznym pracy takich
urz¹dzeñ. Dla przedstawionej aplikacji na
rezystorze tym wydzielana jest moc:
P= I
2
R = (33,8 mA)
2
150
W»
171,37 mW
Rezystor ten powinien wiêc charakteryzo-
waæ siê dopuszczaln¹ moc¹ strat co najmniej
0,5 W.
a wiêc modu³ impedancji |Z| = 6,8 k
W
.
St¹d redni pr¹d p³yn¹cy przez kondensator
wyniesie 230 V/ 6,8 k
W
= 33,82 mA. Nale-
¿y jednak zwróciæ uwagê, ¿e LED wieci tyl-
ko w po³owie okresu przemiennego napiêcia
sieci, a wiêc efektywny pr¹d diody bêdzie
o po³owê mniejszy i wyniesie ok. 16 mA.
Wartoæ ta mieci siê poni¿ej maksymalne-
go pr¹du przewodzenia typowych LED (ok.
20
¸
40 mA).
W przypadku stosowania uk³adu dla diod
o mniejszym dopuszczalnym pr¹dzie przewo-
dzenia (np. diody Hewlett-Packard
HLMP17xx) nale¿y odpowiednio zmniejszyæ
pojemnoæ kondensatora, zdecydowanie
sensowniejsze jednak wydaje siê po prostu
zastosowanie w przedstawionym uk³adzie
innych LED, jako ¿e maj¹ one pe³niæ rolê
wy³¹cznie sygnalizacyjn¹.
Poprzez zastosowanie kondensatora zamiast
rezystora ominiêty zosta³ równie¿ problem nie-
potrzebnego rozpraszania mocy w uk³adzie.
Wynika to st¹d, ¿e napiêcie i pr¹d w konden-
satorze opisane s¹ równaniem:
i = C
.
du
dt
St¹d dla napiêcia sinusoidalnego o pulsacji
w
u = Uo sin(
w
t),
otrzymamy kosinusoidalnie zmienny pr¹d
230 V/50 Hz
D1
Schemat przy³¹czenia diody LED
do sieci energetycznej
Dioda prostownicza D1 zabezpiecza LED
przed przebiciem wstecznym. Dzieje siê tak
dlatego, ¿e po wyst¹pieniu na LED w kierun-
ku zaporowym napiêcia ok. 0,7 V dioda pro-
stownicza zaczyna przewodziæ, nie pozwa-
laj¹c na dalszy wzrost napiêcia na LED w kie-
runku zaporowym.
n
Adam Piekarz
atko@hoth.amu.edu.pl
Radioelektronik Audio-HiFi-Video 11/2003
P
Plik z chomika:
basia1208.72
Inne pliki z tego folderu:
przylaczenie led do 220v.pdf
(52 KB)
pytania do SEP.doc
(192 KB)
Zeszyty dla elektryków cz2.pdf
(3878 KB)
Zeszyty dla elektryków cz1.pdf
(16006 KB)
Proste modele silnika elektrycznego.pdf
(4017 KB)
Inne foldery tego chomika:
budowa domu
Camera
cwiczenia
Dokumenty
dokumenty listy
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin