Схема светодиодного индикатора напряжения: Индикатор напряжения на светодиодах своими руками: схемы с описанием

Содержание

Индикатор напряжения на светодиодах своими руками: схемы с описанием

Светодиоды давно применяется в любой технике из-за своего малого потребления, компактности и высокой надежности в качестве визуального отображения работы системы. Индикатор напряжения на светодиодах это полезное устройство, необходимое любителям и профессионалам для работы с электричеством. Принцип используется в подсветках настенных выключателей и выключателей в сетевых фильтрах, указателях напряжения, тестерных отвертках. Подобное устройство можно сделать своими руками из-за его относительной примитивности.

Содержание

Индикатор переменного напряжения 220 В
Индикатор переменного и постоянного напряжения до 600 В
Автомобильный индикатор напряжения
Индикатор напряжения на двухцветном светодиоде

Индикатор переменного напряжения 220 В

Рассмотрим первый, наиболее простой вариант индикатора сети на светодиоде. Его применяют в отвертках для нахождения фазы 220 В. Для реализации нам понадобится:

светодиод;
резистор;
диод.

Светодиод (HL) вы можете выбрать абсолютно любой. Характеристики диода (VD) должны быть ориентировочно такими: прямое напряжение, при прямом токе 10-100 мА – 1-1,1 В. Обратное напряжение 30-75 В. Резистор (R) должен иметь сопротивление не меньше 100 кОм, но и не больше 150 кОм, иначе просядет яркость свечения индикатора. Такое устройство можно самостоятельно выполнить в навесной форме, даже без использования печатной платы.

Схема примитивного индикатора тока будет выглядеть аналогичным образом, только необходимо использовать емкостное сопротивление.

Индикатор переменного и постоянного напряжения до 600 В

Следующий вариант представляет собой немного более сложную систему, из-за наличия в схеме кроме уже известных нам элементов, двух транзисторов и емкости. Но универсальность этого индикатора вас приятно удивит. Ему доступна безопасная проверка наличия напряжения от 5 до 600 В, как постоянного, так и переменного.

Основным элементом схемы индикатора напряжения выступает полевой транзистор (VT2). Пороговое значение напряжения, которое позволит сработать индикатору фиксируется разностью потенциалов затвор-исток, а максимально возможное напряжение определяет падение на сток-истоке. Он выполняет функции стабилизатора тока. Через биполярный транзистор (VT1) осуществляется обратная связь для поддержания заданного значения.

Принцип работы светодиодного индикатора заключается в следующем. При подаче на вход разности потенциалов, в контуре возникнет ток, значение которого определяется сопротивлением (R2) и напряжением перехода база-эмиттер биполярного транзистора (VT1). Для того чтобы слабенький светодиод загорелся, достаточно тока стабилизации 100 мкА. Для этого сопротивление (R2) должно быть 500-600 Ом, если напряжение база-эмиттер примерно 0,5 В. Конденсатор (С) необходим неполярный, емкостью 0,1 мкФ, служит он защитой светодиода от скачков тока. Резистор (R1) выбираем величиной 1 МОм, он исполняет роль нагрузки для биполярного транзистора (VT1). Функции диода (VD) в случае индикации постоянного напряжения – это проверка полюсов и защита. А для проверки переменного напряжения он играет роль выпрямителя, срезая отрицательную полуволну. Его обратное напряжение должно быть не меньше 600 В. Что касается светодиода (HL), то выбирайте сверхъяркий, для того, чтобы его свечение при минимальных токах было заметно.

Автомобильный индикатор напряжения

Среди областей, где применение индикатора напряжения на светодиодах имеет неоспоримую пользу, можно выделить эксплуатацию автомобильного аккумулятора. Для того чтобы аккумулятор служил долго, необходимо контролировать напряжение на его клеммах и поддерживать в заданных пределах.

Предлагаем вам обратить внимание на схему автомобильного индикатора напряжения на RGB-светодиоде, с помощью которой вы поймете, как изготовить устройство самостоятельно. RGB-светодиод отличается от обычного, наличием 3-х разноцветных кристаллов внутри своего корпуса. Данное свойство мы будем использовать для того, чтобы каждый цвет сигнализировал нам об уровне напряжения.

Схема состоит из девяти резисторов, трех стабилитронов, трех биполярных транзисторов и одного 3-цветного светодиода. Обратите внимание, какие элементы рекомендуется выбирать для реализации схемы.

R1=1, R2=10, R3=10, R4=2.2, R5=10, R6=47, R7=2.2, R8=100, R9=100 (кОм).
VD1=10, VD2=8.2, VD3=5.6 (В).
VT – BC847C.
HL – LED RGB.

Результат такой системы следующий. Светодиод загорается:

зеленым – напряжение 12-14 В;
синим – напряжение ниже 11,5 В;
красным – напряжение свыше 14,4 В.

Это происходит за счет правильно собранной схемы. С помощью потенциометра (R4) и стабилитрона (VD2) выставляется низший предел напряжения. Как только разность потенциалов между клеммами батареи становится меньше указанного значения – транзистор (VT2) закрывается, VT3 открывается, синий кристалл индуцирует. Если напряжение на клеммах находится в указанном диапазоне, то ток проходит через резисторы (R5,R9), стабилитрон (VD3), светодиод (HL), естественно, светит зеленым, транзистор (VT3) находится в закрытом состоянии, а второй (VT2) – в открытом. С помощью настройки переменного резистора (R2), превышение напряжения больше 14,4 В будет отображаться свечением светодиода красного цвета.

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.

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.

Как сделать индикатор напряжения на светодиодах для сети 220В. Простая схема индикатора напряжения в сети

Содержание

Назначение элементов и принцип работы схемы

У многих читателей в доме установлены выключатели света со светодиодной подсветкой. Схема светодиодной подсветки выглядит следующим образом:

Параллельно контакту выключателя включается цепочка, состоящая из гасящего резистора, светодиода и простого кремниевого диода.
При разомкнутом выключателе электрический ток протекает через гасящий (токоограничивающий) резистор, включенные встречно-параллельно светодиоды и лампу накаливания.
Во время одной из полуволн, когда положительное напряжение приложено к аноду LED, светоизлучающий диод светится. Тем самым не только обеспечивается подсветка выключателя, но и осуществляется светодиодная индикация напряжения.

Если убрать из схемы выключатель, лампочку и провода, у нас останется цепочка, состоящая из резистора и двух диодов. Эта цепочка представляет собой простейший индикатор (указатель) переменного тока 220 В.

Остановимся подробнее на назначении элементов схемы. Выше мы указывали, что рабочий ток сигнального LED составляет около 10-15 мА. Понятно, что при непосредственном подключении светоизлучающего диода к сети 220 В через него будет протекать ток, во много раз превышающий предельно допустимое значение. Для того чтобы ограничить ток LED, последовательно с ним включают гасящий резистор. Рассчитать номинал резистора можно по формуле:

R = (U max – U led) / I led

В ней:

U max – максимальное измеряемое напряжение;
U led – падение напряжения на светодиоде;
I led – рабочий ток светоизлучающего диода.

Выполнив простейший расчет, для сети 240 В мы получим номинал резистора R1 равный 15-18 кОм. Для сети 380 В нужно применить резистор, имеющий сопротивление 27 кОм.

Кремниевый диод выполняет функцию защиты от перенапряжения. Если он отсутствует, при отрицательной полуволне U на запертом светодиоде будет падать 220 В или 380 В. Большинство светоизлучающих диодов не рассчитано на такое обратное напряжение. Из-за этого может произойти пробой p-n перехода LED. При встречно-параллельном подключении кремниевого диода, во время отрицательной полуволны он будет открыт и U на светодиоде не превысит 0,7 В. LED будет надежно защищен от высокого обратного напряжения.

На основе рассмотренной схемы можно сделать индикатор напряжения 220/380 В. Достаточно дополнить радиоэлементы двумя щупами и поместить их в подходящий корпус. Для изготовления корпуса индикатора подойдет большой маркер или толстый фломастер. Можно разместить радиодетали на самодельной печатной плате или выполнить соединения навесным способом.

В маркере проделывают отверстие, в которое вставляют светодиод. На одном конце корпуса закрепляют металлический щуп. Через второй конец корпуса пропускают провод, идущий ко второму щупу или изолированному зажиму «крокодил».

Несмотря на простоту конструкции, устройство позволит проверять наличие напряжения на выходе автоматического выключателя или в розетке, найти сгоревший предохранитель в распределительном щите. Заметим, что приведенная схема индикатора применяется и в промышленных изделиях.

Индикатор переменного напряжения 220 В

светодиод;
резистор;
диод.

Схема примитивного индикатора тока будет выглядеть аналогичным образом, только необходимо использовать емкостное сопротивление.

Проверка постоянного напряжения

Нередко возникает необходимость прозвонить низковольтную цепь бытовых приборов, либо проверить целостность соединения, например, провод от наушников.

В качестве ограничителя тока можно использовать маломощную лампу накаливания либо резистор на 50-100 Ом. В зависимости от полярности подключения загорается соответствующий диод. Этот вариант подходит для цепей до 12В. Для более высокого напряжения потребуется увеличить сопротивления ограничивающего резистора.

Индикатор переменного и постоянного напряжения до 600 В

Резистор (R1) выбираем величиной 1 МОм, он исполняет роль нагрузки для биполярного транзистора (VT1). Функции диода (VD) в случае индикации постоянного напряжения – это проверка полюсов и защита. А для проверки переменного напряжения он играет роль выпрямителя, срезая отрицательную полуволну. Его обратное напряжение должно быть не меньше 600 В. Что касается светодиода (HL), то выбирайте сверхъяркий, для того, чтобы его свечение при минимальных токах было заметно.

Индикатор для микросхем – логический пробник

Научившись создавать простейший пробник электрика своими руками, на основе LED также можно сделать простой логический пробник, который поможет отыскать неисправности в цифровых устройствах.

Логические пробники появились на заре вычислительной техники. При помощи них специалисты анализировали логические уровни на входах и выходах цифровых микросхем. Высокому уровню (напряжению) на выходе логического элемента присваивается значение логической «единицы», а низкому уровню – логического «нуля». Сопоставляя уровни на входе и выходе цифровой микросхемы, можно судить о ее исправности.

Для индикации «0» или «1» достаточно двух светодиодов. Поэтому светодиодные логические пробники имеют простую конструкцию. Для сборки простейшего логического пробника понадобятся:

2 транзистора VT1 и VT2 n-p-n структуры;
2 светоизлучающих диода;
несколько резисторов.

На транзисторах собирают 2 усилительных каскада с общим эмиттером. Усилительные каскады должны иметь непосредственную связь. В цепь коллектора транзисторов включают светодиоды красного и зеленого цвета.

Логический пробник работает следующим образом:

При подаче логической единицы на вход пробника открывается транзистор VT1 и загорается красный светодиод. При этом VT2 оказывается запертым и зеленый светодиод не горит.
При подаче на вход логического нуля VT1 запирается, при этом открывается транзистор VT2 и загорается зеленый LED.

Если на выходе проверяемого устройства с большой скоростью чередуются логические «0» и «1», то визуально будет казаться, что оба светодиода горят одновременно.

Рассмотренный пробник можно применять для проверки устройств, собранных как на микросхемах ТТЛ логики, так и на КМОП-микросхемах. При использовании прибора его питают от проверяемой схемы.

Как изготовить эвуковой пробник электрика своими руками?

У некоторых запасливых любителей в «арсенале» можно найти множество полезных вещей, в том числе и наушник (капсюль) для телефона ТК-67-НТ.

Подойдет и другое аналогичное устройство, снабженное металлической мембраной, внутри которого расположена пара последовательно соединенных катушек.

На базе такой детали может быть собран несложный звуковой пробник.

В первую очередь нужно разобрать телефонный капсюль и отсоединить катушки друг от друга. Это нужно для того, чтобы освободить их выводы. Элементы размещаются в наушнике под звуковой мембраной, около катушек. После сборки электрической цепи мы получим вполне рабочий определитель со звуковой индикацией, который возможно применять, к примеру, в целях проверки дорожек печатных схем на взаимное перемыкание.

База такого пробника – электрогенератор с индуктивной противоположной взаимосвязью, основными деталями которого является телефон и транзистор малой мощности (лучше всего германиевый). Если такого транзистора у вас нет, то можно воспользоваться другим, обладающим проводимостью N-P-N, однако в этом случае полярность включения источника электропитания следует поменять. Если включить генератор не получается, выводы одной (любой) катушки нужно поменять между собой местами.

Увеличить громкость звука можно, выбрав частоту электрогенератора таким образом, чтобы она была максимально приближена к резонансной частоте наушника. Для этого мембрану и сердечник нужно расположить на соответствующем расстоянии, изменяя интервал между ними до получения нужного результата. Теперь вы знаете, как сделать индикатор напряжения на базе телефонного наушника.

Наглядно изготовление и использование простейшего пробника напряжения на видео:

Индикатор напряжения на двухцветном светодиоде

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.

Вариант для автомобиля

Простая схема для индикации напряжения бортовой сети автомобиля и заряда аккумулятора. Стабилитрон ограничивает ток аккумулятора до 5В для питания микросхемой логики.

Переменные резисторы позволяют выставить уровень напряжения для срабатывания светодиодов. Настройку лучше проводить от сетевого стабилизированного источника питания.

Детектора наличия опасного для жизни напряжения, изготовление

Выполнен прибор на трех транзисторах, без платы навесным монтажом.

Обратите внимание, что в схеме используются транзисторы разной структуры. Требований к ним особых нет, подойдут практически любые. В качестве элементов сигнализации используются светодиод и зуммер. Роль антенны играет кусок провода, длиной 5 см.

Питается детектор от двух мизинчиковых элементов.

Корпусом служит прозрачная пластиковая трубка.

После сборки, если все элементы схемы исправны, детектор начинает работать сразу и в настройке не нуждается.

Нюансы в работе индикатора напряжения

Собранный своими руками светодиодный индикатор, так же как и промышленные приборы данного типа, может применяться для проверки наличия напряжения. Измерительным прибором он не является, а лишь указывает на наличие или отсутствие напряжения. Приобретя некоторый опыт работы с указателем, можно по яркости свечения светоизлучающего диода определить величину напряжения между двумя проводниками. Однако для точных измерений нужно применять стрелочные или цифровые вольтметры.

В отличие от указателей с газоразрядными лампами светодиодный индикатор нельзя применять для поиска «фазы», прикасаясь к одному из щупов пальцем. Прибор имеет малое внутреннее сопротивление, и такой способ поиска фазного проводника грозит поражением электрическим током.

Выводы

Самостоятельно делают индикаторы по простым схемам. Никакие другие дорогостоящий детали не требуются. Для изготовления пробника можно использовать корпус высохшего маркера или неисправного мобильного телефона. На лицевую часть можно вывести щуп в виде штыря, на торец – кабель, оснащенный зажимом-«крокодильчиком» или щупом.

Смотрите видео

Источники

https://simplelight.info/raznoe/indikator-napryazheniya-na-svetodiodah.html
http://ledno.ru/svetodiody/samodelki/indikator-napryazheniya-220v.html
https://SvetodiodInfo.ru/texnicheskie-momenty/indikator-napryazheniya-na-svetodiodax.html
https://YaElectrik.ru/elektroprovodka/indikator-napryazheniya-svoimi-rukami
https://SdelaySam-SvoimiRukami.ru/5717-beskontaktnyj-detektor-vysokogo-naprjazhenija-svoimi-rukami.html
https://svetilnik.info/svetodiody/indikator-napryazheniya-na-svetodiodah.html

Руководство по проектированию светодиодных схем и основам работы со светодиодами

В течение многих лет светодиоды (LED) были популярным выбором для использования в индикаторах состояния и матричных панелях. Теперь вы можете выбирать между недавно разработанными синими и белыми типами (широко используемыми в портативных устройствах), а также вездесущими зелеными, красными и желтыми типами. Например, белые светодиоды считаются идеальным фоновым освещением для цветных дисплеев. Но следует учитывать присущие этим новым светодиодным устройствам особенности при проектировании блоков питания для них. В этой статье описываются свойства старых и новых светодиодов, а также производительность, необходимая для источников питания, которые их активируют.

Самый простой способ управлять светодиодом — подать на него источник напряжения с последовательным резистором. Светодиод излучает свет постоянной интенсивности, пока рабочее напряжение (V _B) остается постоянным (хотя интенсивность уменьшается с повышением температуры окружающей среды). Вы можете изменить интенсивность света по мере необходимости, изменяя номинал резистора.
Для стандартного светодиода диаметром 5 мм на рисунке 1 показано прямое напряжение (В _F ) по сравнению с прямым током (I _F ). Обратите внимание, что падение напряжения на светодиоде увеличивается с увеличением прямого тока. Предполагая, что один зеленый светодиод с прямым током 10 мА должен иметь постоянное рабочее напряжение 5 В, последовательный резистор R _V равен (5 В – В _{F, 10 мА} )/10 мА = 300 Ом. Прямое напряжение составляет 2 В, как показано на графике типичных рабочих условий, приведенном в техническом паспорте (рис. 2).

Рис. 1. Стандартные красные, зеленые и желтые светодиоды имеют прямое напряжение в диапазоне от 1,4 В до 2,6 В, в зависимости от желаемой яркости и выбора прямого тока. Для прямых токов ниже 10 мА прямое напряжение изменяется всего на несколько сотен милливольт
Рис. 2. Последовательный резистор и источник постоянного напряжения обеспечивают простой способ управления светодиодом.
Товарные диоды, подобные этому, производятся с комбинацией арсенида галлия и фосфида. Простые в обращении и известные большинству инженеров-конструкторов, они обладают рядом преимуществ:
Излучаемый цвет (длина излучаемой волны) остается относительно постоянным при изменении прямого тока, рабочего напряжения и температуры окружающей среды. Стандартные зеленые светодиоды излучают длину волны около 565 нм с небольшим допуском всего 25 нм. Параллельная работа нескольких таких светодиодов не представляет проблемы (рис. 3), поскольку цветовая разница очень мала. Нормальное изменение прямого напряжения вызывает небольшие различия в интенсивности света, но они также незначительны. Обычно вы можете пренебречь любыми различиями между светодиодами одного производителя и одной партии.

Прямое напряжение мало изменяется при прямом токе примерно до 10 мА. Разница составляет около 200 мВ для красных светодиодов и около 400 мВ для других цветов (рис. 1).
Для прямых токов ниже 10 мА прямое напряжение намного меньше, чем для синих или белых светодиодов, что позволяет недорого работать непосредственно от элемента Li+ или тройного элемента NiMH.

Рисунок 3. Показанная конфигурация использует несколько красных, желтых или зеленых светодиодов параллельно, с очень небольшой разницей в цвете или яркости.
Таким образом, стоимость электроэнергии для эксплуатации стандартных светодиодов достаточно низкая. Повышающие преобразователи или сложные и дорогие источники тока не нужны, если рабочее напряжение светодиода выше, чем его максимальное прямое напряжение.
Эти светодиоды могут даже работать непосредственно с литий-ионными или тройными никель-металлгидридными элементами, если приложение допускает снижение интенсивности света по мере разряда элементов батареи.
Синие светодиоды
Светодиоды, излучающие синий свет, долгое время были недоступны. Инженеры-конструкторы смогли прибегнуть только к существующим цветам: красному, зеленому и желтому. Ранние «синие» устройства на самом деле были не синими светодиодами, а небольшими лампочками накаливания, окруженными диффузором синего цвета.

Первые «истинно синие» светодиоды были разработаны несколько лет назад с использованием чистого кремний-углеродного материала (SiC), но их светоотдача была низкой. Устройства следующего поколения имели базовый материал из нитрида галлия, который достиг светоотдачи в несколько раз по сравнению с первыми версиями. Сегодняшний эпитаксиальный материал для синих светодиодов называется нитридом индия-галлия (InGaN). Излучая с длиной волны в диапазоне от 450 до 470 нм, светодиоды InGaN производят в пять раз больше света, чем светодиоды из нитрида галлия.
Белые светодиоды
Настоящие светодиоды, излучающие белый свет, недоступны. Такое устройство сложно построить, потому что светодиоды обычно излучают одну длину волны. Белый не появляется в спектре цветов; вместо этого для восприятия белого цвета требуется смесь длин волн.

Хитрость используется для изготовления белых светодиодов. Основной материал InGaN, излучающий синий цвет, покрыт материалом преобразователя, который излучает желтый свет при стимуляции синим светом. В результате получается смесь синего и желтого света, воспринимаемая глазом как белая (рис. 4).
Рис. 4. Длина волны излучения белого светодиода (сплошная кривая) включает пики в синей и желтой областях, но человеческий глаз интерпретирует их как белый свет. Для сравнения показана относительная светочувствительность человеческого глаза (пунктирная кривая).
Цвет белого светодиода определяется цветовыми координатами. Значения этих координат X и Y рассчитываются в соответствии с инструкциями, приведенными в публикации 15.2 Международной комиссии по освещению (CIE). В технических описаниях белых светодиодов часто указывается изменение этих цветовых координат при увеличении прямого тока (рис. 5).

Рис. 5. Изменение прямого тока изменяет координаты цветности белого светодиода (LE Q983 от OSRAM Opto Semiconductors) и, следовательно, качество его белого света.
К сожалению, со светодиодами на основе технологии InGaN не так просто обращаться, как со стандартными зелеными, красными и желтыми светодиодами. Преобладающая длина волны (цвет) светодиода InGaN изменяется в зависимости от прямого тока (рис. 6). Белые светодиоды, например, демонстрируют сдвиг цвета из-за различных концентраций материала преобразователя, в дополнение к изменению длины волны с прямым напряжением для материала InGaN, излучающего синий свет. Это изменение цвета можно увидеть на рисунке 5, где смещение координат X и Y означает изменение цвета. (Как упоминалось ранее, белые светодиоды не имеют определенной длины волны.)

Рис. 6. Увеличение прямого тока изменяет оттенок синего светодиода за счет изменения длины волны его излучения.
Прямое напряжение сильно изменяется при прямом токе до 10 мА. Диапазон изменения составляет около 800 мВ (некоторые типы диодов изменяются еще больше). Таким образом, изменение рабочего напряжения, вызванное разрядкой батареи, меняет цвет, поскольку изменение рабочего напряжения изменяет прямой ток. При прямом токе 10 мА прямое напряжение составляет около 3,4 В (эта величина варьируется в зависимости от производителя и колеблется от 3,1 В до 4,0 В). Вольт-амперная характеристика также сильно различается от светодиода к светодиоду (см. ниже). Работа светодиода напрямую от батареи затруднена, потому что состояние разрядки большинства батарей ниже минимально необходимого прямого напряжения светодиода.
Белые светодиоды работают параллельно
Многие портативные устройства и устройства с батарейным питанием используют белые светодиоды для фоновой подсветки. В частности, цветные дисплеи КПК нуждаются в белой подсветке для получения цветопередачи, близкой к оригиналу. Будущие мобильные телефоны 3G будут поддерживать изображения и видеоданные, для которых требуется белая подсветка. Цифровые фотокамеры, MP3-плееры и другое видео- и аудиооборудование также включают в себя дисплеи, для которых требуется белая подсветка.
В большинстве случаев одного белого светодиода недостаточно, поэтому необходимо использовать несколько светодиодов вместе. Необходимо предпринять специальные шаги, чтобы убедиться, что их интенсивность и цвет совпадают, даже если заряд батареи и другие условия различаются.
На рис. 7 показаны кривые вольтамперной характеристики для группы случайно выбранных белых светодиодов. Подача напряжения 3,3 В на эти светодиоды (верхняя пунктирная линия) создает прямые токи в диапазоне от 2 мА до 5 мА, что, в свою очередь, дает различные оттенки белого цвета. Координата Y, в частности, сильно изменяется в этой области (рис. 5), что приводит к неверному воспроизведению цвета на освещенном дисплее. Светодиоды также имеют разную силу света, что создает неоднородное освещение. Еще одна проблема – требуемое минимальное напряжение питания. Для работы светодиодов необходимо напряжение значительно выше 3 В. Ниже этого уровня несколько светодиодов могут оставаться полностью темными.
Рис. 7. Эти кривые иллюстрируют значительные различия в вольт-амперных характеристиках белых светодиодов, даже случайно выбранных из одной производственной партии. Параллельная работа нескольких таких светодиодов при постоянном напряжении 3,3 В (верхняя пунктирная линия) дает разные оттенки белого и разную яркость.
Литий-ионный аккумулятор при полной зарядке обеспечивает выходное напряжение 4,2 В, которое после короткого периода работы падает до номинального значения 3,5 В. Это напряжение снижается до 3,0 В по мере разрядки аккумулятора. Если белые светодиоды работают напрямую от батареи, как показано на рис. 3, возникают следующие проблемы:
Сначала, когда батарея полностью заряжена, горят все диоды, но с разными оттенками интенсивности и цвета. Когда напряжение батареи падает до номинального уровня, интенсивность света уменьшается, а различия в белом цвете становятся сильнее. Поэтому разработчик должен учитывать значение напряжения батареи и прямого напряжения диода, для которых рассчитывается последовательный резистор. (При полностью разряженной батарее некоторые светодиоды будут полностью темными.)
Зарядный насос с регулятором тока
Целью источника питания светодиодов является обеспечение достаточно высокого выходного напряжения и обеспечение одинакового тока через все параллельно подключенные светодиоды. Обратите внимание (рис. 5), что если все белые светодиоды параллельной конфигурации имеют одинаковые токи, все они будут иметь одинаковые координаты цветности. Для этой цели Maxim предлагает зарядовый насос с контролем тока (MAX1912).
В параллельной конфигурации трех светодиодов, показанной на рис. 8, зарядовая подкачка представляет собой крупномасштабный тип, который увеличивает входное напряжение в 1,5 раза. Раньше зарядовые насосы просто удваивали входное напряжение, но этот новый метод обеспечивает более высокую эффективность. Входное напряжение повышается до уровня, который позволяет работать только светодиодам. Сети резисторов, подключенные к SET (вывод 10), обеспечивают одинаковые токи во всех светодиодах. Внутренняя схема поддерживает напряжение SET на уровне 200 мВ, поэтому ток через любой светодиод можно рассчитать как I _{Светодиод} = 200 мВ/10 Ом = 20 мА. Если для некоторых диодов требуется меньший ток, вы можете подключить более трех диодов параллельно, поскольку MAX1912 выдает до 60 мА. См. техническое описание MAX1912 для дальнейших применений и схем.
Рис. 8. Эта ИС сочетает в себе насос заряда с управлением током. Насос заряда обеспечивает достаточное рабочее напряжение для белых светодиодов, а управление током обеспечивает однородный белый свет, пропуская одинаковые токи через каждый светодиод.
Простое управление током
Белые светодиоды
могут легко работать, если система обеспечивает напряжение выше, чем прямое напряжение диодов. Цифровые фотокамеры, например, обычно имеют питание +5 В. В этом случае вам не нужна функция форсирования, потому что напряжение питания имеет достаточный запас для питания светодиодов. Для схемы, показанной на рис. 8, следует выбрать согласованный источник тока. Например, MAX1916 может параллельно управлять тремя светодиодами (рис. 9).
Рисунок 9. Один внешний резистор (R _SET) программирует значение одинаковых токов, подаваемых на каждый светодиод. Подача сигнала с широтно-импульсной модуляцией на контакт включения (EN) этой ИС обеспечивает простое управление яркостью (функция затемнения).
Операция проста: Резистор R _SET программирует ток, который форсируется через подключенные светодиоды. Этот подход занимает очень мало места на доске. Помимо микросхемы (небольшой корпус SOT23 с 6 выводами) и нескольких обходных конденсаторов, требуется только один внешний резистор. ИС обеспечивает превосходное согласование токов между светодиодами на уровне 0,3%. Эта конфигурация обеспечивает идентичные местоположения цветности и, следовательно, идентичные типы белого света от каждого светодиода.
Диммирование Меняется интенсивность света
Некоторые портативные устройства контролируют интенсивность своего светового потока в зависимости от условий окружающего освещения, а другие снижают интенсивность света с помощью программного обеспечения после короткого периода ожидания. Обе эти операции требуют затемнения светодиодов, и такая функция затемнения должна одинаково влиять на каждый прямой ток, чтобы избежать возможных сдвигов в координации цветности. Эта однородность может быть достигнута с помощью небольшого цифро-аналогового преобразователя, который регулирует ток через резистор R 9.0012 КОМПЛЕКТ резистор.
Преобразователь с 6-битным разрешением, такой как MAX5362 с интерфейсом, совместимым с I ² C*, или MAX5365 с интерфейсом, совместимым с SPI™, делает возможной функцию диммирования с 32 ступенями интенсивности света (рис. 10). Тип белого света светодиодов меняется с изменением яркости, потому что прямой ток влияет на координаты цветности. Это не должно быть проблемой, потому что одинаковые прямые токи заставляют каждый диод в группе излучать одинаковый свет.
Рис. 10. Этот цифро-аналоговый преобразователь управляет затемнением светодиодов путем одновременного изменения их прямых токов.
Функция затемнения, при которой координаты цветности не перемещаются, называется широтно-импульсной модуляцией. Это может быть реализовано с большинством источников питания, которые обеспечивают функцию включения или выключения. MAX1916, например, ограничивает ток утечки через светодиоды всего до 1 мкА, как только часть отключается путем понижения EN. Результат – нулевое излучение света. Подтягивание EN к высокому уровню направляет запрограммированный прямой ток через светодиоды. Если вы подаете сигнал с широтно-импульсной модуляцией на EN, яркость будет пропорциональна коэффициенту заполнения этого сигнала.
Координаты цветности не меняются, потому что каждый светодиод продолжает видеть один и тот же прямой ток. Однако человеческий глаз воспринимает изменение рабочего цикла как изменение яркости. Частоты выше 25 Гц не воспринимаются человеческим глазом, поэтому частота переключения 200-300 Гц является хорошим выбором для ШИМ-диммирования. Более высокие частоты могут вызвать проблемы, поскольку координаты цветности могут смещаться в течение короткого интервала времени, необходимого для включения и выключения светодиодов. ШИМ-сигнал может подаваться с вывода ввода-вывода микропроцессора или с одного из его периферийных устройств. Количество доступных шагов яркости зависит от ширины регистра счетчика, используемого для этой цели.
Импульсный повышающий преобразователь с контролем тока
Помимо упомянутого выше зарядового насоса (MAX1912), вы также можете реализовать повышающий преобразователь с управлением по току. Импульсный преобразователь напряжения MAX1848, например, генерирует выходное напряжение до 13 В, чего достаточно для последовательного включения трех светодиодов (рис. 11). Этот подход, вероятно, самый чистый, потому что все светодиоды, соединенные последовательно, имеют одинаковый ток. Ток светодиода определяется R _SENSE и напряжением, подаваемым на вход CTRL.
Рис. 11. Тот же прямой ток, который управляется через вход CTRL (например) цифро-аналоговым преобразователем.
MAX1848 может реализовать функцию диммирования в соответствии с любым из методов, описанных выше. Прямой ток через светодиоды пропорционален напряжению на выводе CTRL. Поскольку MAX1848 переходит в режим выключения, когда напряжение, подаваемое на CTRL, падает ниже 100 мВ, вы также можете реализовать функцию диммирования ШИМ.
Резюме
Белые светодиоды могут работать параллельно, если вы позаботитесь о том, чтобы обеспечить излучение однородного белого света, сделав их прямые токи равными. Для работы светодиодов выберите либо управляемый источник тока, либо комбинацию повышающего преобразователя с управлением током. Используя подкачивающие насосы или переключаемые повышающие преобразователи, вы можете реализовать такие комбинации с несколькими стандартными продуктами.
Литература
Спецификация “LR5360, LS5360, LY5360, LG5360”, OSRAM Opto Semiconductors, Регенсбург, 2001 г.
«Управление светодиодами на основе InGaN в параллельных цепях», Герхард Шарф, OSRAM Opto Semiconductors, ноябрь 2001 г.
Колориметрия, 2 ^{-е издание}, публикация CIE 15.2-1986, ISBN 3 900 734 00 3.
Спецификация «Hyper ChipLED LW Q983», OSRAM Opto Semiconductors, Регенсбург, 2001 г.
Спецификация MAX1912, Maxim Integrated, 2002: MAX1912.
ОШИБКА – 404 – НЕ НАЙДЕНА
Дом
Мне очень жаль, но…
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
Базовое зарядное устройство SparkFun LiPo — Micro-USB
В наличии ПРТ-10217
26
Избранное Любимый 57
Список желаний
Переключатель лампы — SPST (встроенный)
В наличии COM-11477
Избранное Любимый 11
Список желаний
Гибкий кабель Qwiic — 100 мм
Нет в наличии ПРТ-17259
Избранное Любимый 10
Список желаний
MIKROE Fever Click
Нет в наличии SEN-18942
10,95 $
Избранное Любимый 1
Список желаний
GPS RTK от SparkFun воплощает в жизнь мечты об спортивном ориентировании
4 августа 2020 г.
Когда требуется GPS-модуль с небольшой площадью основания и исключительной точностью, GPS-RTK2 — это то, что нужно.
Избранное Любимый 0
В чем дело?
3 марта 2023 г.
Вчера мы выпустили Thing+ Matter. Сегодня мы рассмотрим его и остальные новинки недели!
Избранное Любимый 0
Прерывания процессора с Arduino
11 декабря 2018 г.
Что такое прерывание? В двух словах, существует метод, с помощью которого процессор может выполнять свою обычную программу, постоянно отслеживая какое-либо событие или прерывание. Существует два типа прерываний: аппаратные и программные прерывания. В рамках данного руководства мы сосредоточимся на аппаратных прерываниях.
Избранное Любимый 9
Руководство по подключению несущей платы MicroMod mikroBUS™
4 марта 2022 г.