روشن کردن LED با برق مستقیم ۲۲۰ ولت

در این پست می خواهیم بیش از ۵۰ LED را با برق مستقیم شهر ۲۲۰ ولت روشن کنیم. از این پروژه می توان در چراقهای راهنمایی، تابلوی مغازه ها (روشن شدن نوشته ها) و جاهایی از این قبیل استفاده کرد. می توان از مداری که در انتها پیشنهاد شده است برای چشمک زن کردن LED ها استفاده کرد.

طراحی مدار پروژه و لوازم مورد نیاز آن

فرض کنید بخواهیم یک تابلو چشمک زن بسازیم که عبارت مثلاً “خوش آمدید” را به ما نمایش دهد. فرض کنید که ما برای این عبارت به ۲۵۰ تا LED نیاز داریم تا به صورت قابل قبول آن را نمایش دهیم. توجه داشته باشید که این LED ها با هم روشن و خاموش می شوند و در صورتی که بخواهیم مثلا یک قاب مستطیل داشته باشیم که حالت تابلو روان داشته باشد (شکل زیر) دو دسته LED باید تعبیه کنیم.

حالا باید LED ها را به چند دسته تقسیم کنیم. تعداد LED ها در هر دسته باید محاسبه شود. ولتاژ برق شهر ۲۲۰ ولت متناوب است. به کمک پل دیود و خازن آن را یکسو می کنیم. (شکل زیر)

یکسو سازی برق شهر (۲۲۰VAC)

با یکسو کردن ۲۲۰ ولت ما ولتاژی DC در حدود ۳۱۰ ولت داریم. اگر از LED قرمز استفاده کنیم افت ولتاژ دو سر آن حدوداً ۱٫۷ ولت است. برای ولتاژ هدایت دیودهای رنگی دیگر می توان از جدول زیر استفاده کرد. البته هر تولید کننده برای LED تولید شده Datasheet مشخصی ارائه می کند که با مراجعه به آن می توان اطلاعات بیشتری بدست آورد.

رنگ دیود افت ولتاژ دو سر دیود
قرمز ۱٫۷
نارنجی ۲٫۰
زرد ۲٫۱
سبز ۲٫۲
آبی ۳٫۲
سفید ۳٫۲

دیودهای دیگر از جمله دیودهای High Bright را می توان با آزمایش افت ولتاژشان را بدست آورد. البته اگر منحنی های ولتاژ جریان دیود را در نظر داشته باشید باید توجه کنید که افت ولتاژ به میزان جریانی که از دیود عبود می کند بستگی دارد. می توان با استفاده از یک منبع تغذیه که جریان و ولتاژ را نشان می دهد افت ولتاژ و جریان آن را با توجه به میزان نوری که برای ما مطلوب است بدست آورد. می توان ولتاژ را به آرامی زیاد کرد و هر زمان به نور مناسبی رسیدیم ولتاژ و جریان را ثبت کنیم. ولتاژ و جریان بدست آمده تقریبی است و با تستهای مختلف روی دیودهای مخلتف به میزان ناچیزی فرق می کند.

با توجه به مطالب ذکر شده اگر از دیود قرمز استفاده کنیم بایستی میزان ۳۱۰ ولت را بر ۱٫۷ ولتی که روی هر دیود می افتد تقسیم کنیم تا تعداد آن بدست آید. حدوداً ۱۸۲ دیود تعدادی است که بدست می آید. حال اگر افت ولتاژی رخ دهد و ما به همین میزان دیود داشته باشیم مشکل پیش می آید و دیودها روشن نمی شوند (دیودها به صورت سری هستند). برای اطمینان از روشن شدن دیودها ۵۰ درصد تعداد را در نظر می گیریم یعنی ۹۱ عدد. دقت کنید می توانید تعداد دیودها را کمتر از این مقدار یا بیشتراز آن هم قرار دهید این تعداد به توان مقاومتی که به صورت سری با هر دسته از LED ها استفاده می شود بستگی دارد. در ادامه وقتی که مقدار مقاومت را محاسبه کردیم این مسأله روشن می شود.

به صورت معمول جریانی که از دیود می گذرد تا نور مناسبی تولید کند بین ۱۵ تا ۲۰ میلی آمپر است. اگر جریان ۱۵ میلی آمپر را انتخاب کنیم برای مقدار مقاومت با توجه به شکل زیر داریم:

R = (310 – (91*1.7)) / 0.015 = 10353 اهم

مقدار مقاومت ۱۰٫۳۵۳ کیلواهم بدست می آید. اگر مقدار ۱۰ کیلو را که رنج استاندارد نزدیک به آن است انتخاب کنیم جریانی که از LED می گذرد (نور LED متناسب با جریان آن است) به صورت زیر است:

I = (310 – ۹۱ * ۱٫۷) / ۱۰۰۰۰ = ۱۵٫۵۳ mA

و مقدار توان مقاومت به صورت زیر بدست می آید:

W = R * I2 = 10000 * 0.015532 = 2.41 وات

بنابراین باید از یک مقاومت ۱۰ کیلواهم بیش از ۳ وات استفاده کنیم تا توانایی تحمل این توان را داشته باشد. حالا دقت کنید که اگر فرمول دیگر توان یعنی V2/R را در نظر بگیریم با توجه به این که تعداد LED ها را نصف کردیم نیمی از ولتاژ روی مقاومت است. اگر مثلاً تعداد LED ها ۱۵۰ تا باشد:

R = (310 – ۱۵۰*۱٫۷) / ۰٫۰۱۵ = ۳۶۶۶ اهم => W = 3666 * 0.0152 = 0.825 وات

مشاهده می کنید که در این صورت توان مقاومت ۰٫۸۲۵ وات خواهد شد.

به ادامه مطلب بر می گردیم. دیدیم که اگر از مقاومت ۱۰ کیلو استفاده کنیم تعداد ۹۱ دیود در هر دسته می توانیم قرار دهیم. ما به ۲۵۰ تا دیود نیاز داشتیم. می توانیم سه قسمت مساوی تقسیم کرده و برای هر دسته مقاومت یکسانی بگذاریم یا دو تا دسته ۹۱ تایی قرار دهیم و دسته سوم را با ۶۸ دیود بسازیم. برای ۶۸ دیود:

R = (310 – ۶۸ * ۱٫۷) / ۰٫۰۱۵ = ۱۲۹۶۰ اهم

اگر از مقاومت ۱۲ کیلو استفاده کنیم:

I = (310 – ۶۸ * ۱٫۷) / ۱۲۰۰۰ = ۱۶٫۲mA

و توان این مقاومت برابر است با:

W = 12000 * 0.01622 = 3.15 وات

پس دو خط با ۹۱ LED و مقاومت ۱۰ کیلو و یک خط با ۶۸ LED و مقاومت ۱۲ کیلو خواهیم داشت. شکل زیر مدار طراحی شده را نشان می دهد.

مدار نمونه برای کنترل LEDها

حال اگر بخواهیم دو دسته داشته باشیم که یکی روشن و دیگری خاموش باشد (چشمک زدن یک دسته بر عکس دسته ای دیگر باشد) باید مطابق توضیحات و با توجه به تعداد LED های مورد نیاز مدار مربوط به دسته دیگر را نیز طراحی کرد. می توان با مدار اسیلاتور ساده مثلا با استفاده از آی سی ۵۵۵ یک رله دو حالته را به کار انداخت و دسته اول LED ها را به خط Normally Close و دسته دیگر را به Normally Open رله متصل نمود. سرعت چشمک زدن می تواند با یک پتانسیومتر کنترل گردد. برای توضیحات بیشتر می توانید به مطلب “راه اندازی حالات مختلف تایمر ۵۵۵” مراجعه کنید.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *