Jump to content
  • Sign in to follow this  

    Diode electroluminescente (LED) alimentate de la reţeaua de curent alternativ monofazat


    ola_nicolas
    • LED%2Bla%2Btens%2Balternativa%2Babs%2B%2Bcr.pnghttp://eelectronicee.blogspot.com/2018/06/led-indicator-de-tensiune-alternativa.html

      La adresa web linkata mai sus, se gaseste un articol, care recomanda alimentarea unui led din curent alternativ cu scheme asemanatoare cu cea din imagine. Autorul articolului a tinut sa ramana anonim, sau cel putin eu nu am reusit sa aflu identitatea sa. Astfel de sfaturi, se gasesc cu zecile pe internet. Sunt unii care, chiar pluseaza pe forumuri (la adapostul anonimatului pe care li-l ofera un simplu nick-name de utilizator) si recomanda adevarate scheme de redresare si filtrare cu condensatoare electrolitice a tensiunilor de alimentare a unor LED-uri, care sunt utilizate in scheme de curent alternativ, cum ar fi cele in care intervin tiristoare si triacuri. Ba inca, chiar motiveaza, cum ca ar fi nevoie de curent continuu la alimentarea LED-urilor, din cauza ca altminteri exista o pulsatie luminoasa a acestora suparatoare ochiului.

      Cei care vor insa sa rezolve repede, ieftin si fara extensie importanta de spatiu, pot citi, intelege si aplica recomandarile din articolul care urmeaza. Autorul, utilizeaza de 50 de ani alimentarea LED-urilor in curent alternativ, printr-un simplu rezistor de adaptare a curentului prin LED, fara a fi avut niciodata probleme.

      Articolul care urmeaza se bazeaza pe experiente practice, prezentate impreuna cu fotografiile necesare, pentru ca sa nu fie interpretat ca o simpla naratiune.

      Altminteri, spor la surubarit.

      Autorul

    Diode electroluminescente (LED) alimentate de la reţeaua de curent alternativ monofazat

    Există actualmente o imensă cantitate de bibliografie în domeniul diodelor electroluminescente (LED). Pentru începatori, recomand aici lucrarea în format pdf Fotoemiţatoare editată de Universitatea Tehnică din Iaşi, care poate fi descărcată de la adresa web: http://rf-opto.etc.tuiasi.ro/docs/files/LED.pdf. Acolo sunt introduse şi explicate, atât caracteristicile optice, cât şi cele electrice ale unui asemenea dispozitiv.

    În imaginea din ataşamentul 1, se dă schema unui circuit simplu (schema a) format dintr-o rezistenţa de 15 kΩ în serie cu o dioda electroluminescenţă (LED) alimentat din reţeaua de curent alternativ monofazat (230 Vca). Diodele D1, D2 (D3, D4, D5, D6) sunt intrinseci LED-ului utilizat, adica sunt incluse in aceeasi capsula cu acesta.

    A1.thumb.PNG.96586dd54057bcff9d6652c828a3bdbb.PNG

    Ataşamentul 1 – Schema unui circuit simplu pentru alimentarea din reţea a unui LED

    Unii susţin că un asemenea circuit nu este viabil, datorită tensiunii inverse maxime impusă de producator pe dioda LED (în perioada de conducţie inversă) tensiune mult mai mare (în opinia lor) decât cea din fişele de date tehnice. Nu trebuie să-şi facă probleme. De foarte mult timp dispozitivele electroluminescente denumite LED, au o structură intrinsecă (interioară) de aşa natură încât aceasta tensiune să nu poată fi depaşită. Astfel, în ataşamentul 2 am ilustrat una dintre paginile unui document pdf care prezintă caracteristicile tehnice ale unui LED de culoare albă cu diametrul de 5 mm. Se poate remarca (evidenţiată cu un chenar roşu) structura interioară a dispozitivului, care conţine în derivaţie cu LED-ul propriu-zis, două diode stabilizatoare înseriate în contrasens una cu cealaltă.

    A2.thumb.PNG.f6f0af97697edca16ce3da2d24b09069.PNG

    Ataşamentul 2 – Structura interioara a unui LED alb cu diametrul de 5 mm

    Acestea determină mărimea tensiunii în perioada de conducţie inversă a LED-ului şi fac inutilă orice inovaţie a utilizatorului, la alimentarea în curent alternativ.

    În Atasamentul 3 este prezentată şi verificarea la alimentarea în curent alternativ a tensiunii inverse pe LED. În dreapta imaginii s-a indicat şi schema de conectare utilizată, unde elementul S din schemă este un microântrerupător – cel care se vede acţionat cu şurubelniţa în fotografia din stânga.

    A3.PNG.a437fbdb64d75a6258f7defbd9e99e78.PNG

    Ataşamentul 3 – Verificarea tensiunii inverse pe LED la dioda albă cu diametrul de 5 mm utilizată la experienţa descrisă în acest articol

    Am hotărât deci să realizez o experienţă foarte simplă, care nu mi-a luat mai mult de două ore, incluzând aici un film video, realizat pentru o demonstraţie mai eficientă, şi fotografiile ataşate acestui articol. Nu am utilizat filmul video, deoarece am o experienţă redusă în domeniu, şi nu am reuşit să-l produc de o asemenea manieră, încat să pot să-l încarc pe un sait de sharing. În final am considerat că doar adevarul stiinţific contează, şi ca atare este suficientă şi utilizarea unor simple fotografii. De altfel, cine se îndoieşte de rezultate, poate să reproducă întreaga experienţă, care este inclusiv la îndemâna unui amator începator în construcţii electronice.

    Circuitul din ataşamentul 1 (schema a) a fost realizat practic şi este aratat în fotografia din ataşamentul 4, iar în ataşamentul 5 este verificată tensiunea reţelei alternative. Din simularea facută anterior şi reprezentată în ataşamentul 1, se vede (din schema b) că pentru

    A4.PNG.caf8eae7a33f89815fdebb45bf48abed.PNG

    Ataşamentul 4 – LED  inseriat cu o rezistenţă de 15 kΩ

    experienţă, era nevoie de o rezistenţă de 15 kΩ capabila să disipe o putere de 4 W. Nu am avut o asemenea rezistenţă la îndemână (nici măcar una la 1 W) şi de aceea am ales o rezistenţă de 15 kΩ la 0,5 W, şi am încercat să fac manevrele de verificare şi filmare / fotografiere într-un timp cât mai scurt posibil. Un alt motiv pentru care am utilizat o astfel de rezistenţă, a fost şi acela că intra lejer în creionul de tensiune de care dispuneam – un creion (indictor optic) de tensiune profesional, la care nu mai aveam becul cu halogeni specific acestui produs.

    Precizez aici şi faptul că am efectuat de fapt experienţa, în paralel pentru trei diode LED diferite – una de culoare galbenă, una roşie şi de formă rectangulară, şi cea alba, care se vede în fotografiile din ataşamentele acestui articol. Nici unul dintre aceste trei dispozitive electronice nu s-a deteriorat în urma probelor multiple efectuate.

    În ataşamentul 6 este reprezentat circuitul de alimentare al LED-ului, pregătit pentru conectarea la reţea, printr-un cablu de forţă bifilar, specific anumitor tipuri de radioreceptoare tranzistorizate romaneşti, produse în perioada anilor ’70... ’80.

    În continuare, în ataşamentul 7, s-a verificat funcţionarea sub tensiune a LED-ului în 3 reprize de maximum 10 secunde, timp în care s-au realizat şi secvenţele video împreună cu

    A5.PNG.911cf282a0c0b41cb1b1527331af8bbb.PNG

    Ataşamentul 5 – Verificarea tensiunii retelei de curent alternativ

    fotografiile ataşate aici. Se vede că LED-ul luminează intens, fiind parcurs de un curent de 15,8 mA, destul de apropiat de curentul maxim (20 mA) înscris în fişa de date tehnice a producătorului.

    Asadar, după cum se vede, acelaşi LED utilizat la experienţă, a fost mai apoi montat în interiorul corpului transparent (din plexiglas) al indicatorului (creionului) de tensiune. Aşa dupa cum se vede din simularea ilustrată în ataşamentul 1 (schema a) prin alimentarea de la priza de curent alternativ cu tensiunea efectiva de 230 V (240 V în urma verificarii) printr-un rezistor de 15.000 Ω, la bornele LED-ului se aplică o tensiune efectivă de aproximativ 3,3 Ve, iar în regim de impulsuri, tensiunea instantanee la borne, nu depaşeşte 6,7 Vvv – vezi indicatiile osciloscopului XSC1. Aşa după cum această experienţă demonstrează practic, aceste tensiuni la borne, nu distrug joncţiunea diodei LED. Cu alte cuvinte, acea tensiune inversă (ca expresie tehnică accentuată mai sus pe fond galben) este tensiunea la care dispozitivul intră în zona de strapungere a caracteristicii – proces care se desfăşoară în avalanşă.

    A6.PNG.4e16e9d62d4e7e8c088452f12c0b3330.PNG

    Ataşamentul 6 – Circuitul de alimentare al LED-ului pregatit pentru conectarea la retea

    Rezistorul de protecţie de 15 kΩ montat în serie cu LED-ul, limitează însă curentul prin acesta, la cel mult 240 V / 15.000 Ω = 0,016 A, valoare care asigură o putere de disipaţie de cel mult 50 mW (vezi schema c a ataşamentului 1) faţă de cei 100 mW indicaţi de producător în fişa de date tehnice, ca putere de disipaţie maximă. În prima fază circuitul a fost în mod intenţionat subdimensionat, având în vedere că prin utilizarea LED-ului ca indicator (luminos) de tensiune el va fi înseriat cu rezistenţa corpului omenesc, avand valori de cel puţin cateva sute de kΩ. În schema c din ataşamentul 1, s-a alimentat LED-ul prin intermediul unui generator de curent constant, furnizând 0,016 A. Se vede că la bornele diodei în acest caz, există o cădere de tensiune alternativă efectivă de 3,3 Ve. Nu este deci necesar a se limita valoarea tensiunii la bornele LED-ului, prin montarea în derivaţie a unei diode redresoare (în contrasens cu acesta) aşa după cum susţin foarte mulţi teoreticieni de conjunctură.

    Pe baza schemei de alimentare în curent alternativ (schema a din ataşamentul 1) se poate realiza un indicator (creion) optic de tensiune. În ataşamentul 8 se văd componentele acestui dispozitiv, iar în ataşamentul 9 este prezentat dispozitivul în stare montată.

    În ataşamentul 10, se face o verificare a acestui dispozitiv.

    A7.PNG.ac213655a96540918e3b099345e65c6a.PNG

    Ataşamentul 7 – Circuitul de alimentare al LED-ului conectat la retea

    Indicatorul optic de tensiune se utilizează la detectarea existenţei şi la vizualizarea tensiunilor situate la un nivel superior potenţialului electric al pămantului. Rezultă că la alimentarea diodei LED utilizată ca indicator luminos, mai intervine în serie cu rezistorul de 15 kΩ şi rezistenţa corpului operatorului, masurată între un punct de împământare şi degetul arătător al acestuia. Această rezistenţă este diferită de la individ la individ. Măsurată pentru autorul acestui articol, ea este de aproximativ 1,8 MΩ, dacă pardoseala este din beton, şi poate ajunge până la aproximativ 4,5 MΩ, dacă pardoseala este din materiale izolatoare, cum ar fi parchetul laminat. Indicaţia (slabă din punct de vedere luminos) care este ilustrata în imaginea din stanga a ataşamentului 10 se datorează tocmai faptului că verificarea a fost făcută într-o cameră cu pardoseala acoprerită de parchet. Am verificat acest dispozitiv şi în condiţiile unei încăperi cu pardoseala din beton şi s-a obţinut o indicaţie mult mai clară. Ea este reprezentată în partea dreaptă a atasmentului 10. Dacă nu se dispune de o împământare realizată în mod profesional, atunci se poate utiliza pe post de punct de împământare, borna neutră a unei prize de curent alternativ monofazat, după ce s-a verificat temeinic (cu ajutorul unui indicator optic profesionist) poziţia acestei borne. Măsurarea se poate face cu un tester care să aibă cel putin o scală de 10... 20 MΩ, poziţionat pe acea scală.

    A8.PNG.2c180acedd37e82408864b4b1ee290ae.PNG

    Ataşamentul 8 – Circuitul de alimentare al LED-ului pregatit pentru a echipa un indicator optic de tensiune

    Trebuie precizat că rezistenţa operatorului faţă de pământ, depinde şi de cât de proaspăt a fost turnat betonul în încăperea în care se utilizează indicatorul optic de tensiune cu LED. Există inclusiv pericolul electrocutărilor, dacă pardoseala este proaspăt turnată. Acest lucru se datorează faptului că la diodele electroluminescente, operatorul realizează o legătură galvanică între sursa de tensiune verificată şi priza de împământare, în timp ce la lămpile cu halogeni (neon) această legatură nu este galvanică. Legatura galvanică, este caracterizată prin conducţie electrică directă din punctul de vedere al polarizărilor. Un tester care verifică rezistenţa ohmică între cele două terminale ale unui LED, indică o valoare finită a acesteia, cel puţin într-unul dintre sensuri. Dimpotrivă, un tester conectat la bornele unei lămpi cu neon, va indica o rezistenţă infinită a acesteia, indiferent de polaritatea bornelor testerului aplicate la oricare dintre terminalele lămpii, deoarece în gaze (cum sunt şi cele halogene) nu se poate stabili un curent electric, decât prin intermediul ionilor încărcaţi cu sarcini electrice ai gazului.

    A9.PNG.3da726011e28f69b3dcdbb516402101a.PNG

    Ataşamentul 9 – Indicatorul optic de tensiune montat şi pregatit de utilizare

    Din această cauză, nu se recomandă a se utiliza dispozitive indicatoare de tensiune cu LED-uri! Eu (probabil şi alţii) am fost nevoit să improvizez asemenea dispozitive, în perioada anilor ’80 şi în mod special după anul 1985, când marea majoritate a dispozitivelor electroluminiscente (printre care şi lămpile electroluminescente cu halogeni) provenind din import au dispărut ca urmare a sistării importurilor în România. Schema de alimentare reală pe care o foloseam în acele aplicaţii era cu o rezistenţă de 47 kΩ în locul celei de 15 kΩ, ceea ce făcea posibilă şi utilizarea indicatorului creionului de tensiune ca lampă de control. Adică, printr-un cordon anexă special, introdus în bucşa bornei (în locul degetului operatorului) se putea verifica existenţa tensiunii de reţea şi nu doar poziţia bornei de fază a prizei de curent alternativ, aşa după cum de altfel poate fi utilizat şi indicatorul de tensiune original, cel cu bec cu neon. În acest mod, curentul prin LED era de cel mult 5 mA.

     

    Ataşamentul 10 – Indicatorul optic de tensiune, verificat la reţeaua de curent alternativ

    În loc de concluzii, se poate spune că scopul acestui articol, nu a fost (de la bun început) unul care să propună spre construcţie un indicator de tensiune cu LED, ci unul care să lămurească pentru cei mai puţin experimentaţi în electronică, unele chestiuni de teoria şi practica utilizării diodelor electroluminescente semiconductoare, în special atunci când se pune problema utilizării lor în circuitele de curent alternativ.

    A10.PNG

     

    Autor - Nicolae Olaru

    Sign in to follow this  


    User Feedback

    Recommended Comments

    There are no comments to display.



    Create an account or sign in to comment

    You need to be a member in order to leave a comment

    Create an account

    Sign up for a new account in our community. It's easy!

    Register a new account

    Sign in

    Already have an account? Sign in here.

    Sign In Now



×
×
  • Create New...

Important Information

We use cookies and related technologies to improve your experience on this website to give you personalized content and ads, and to analyze the traffic and audience of your website. Before continuing to browse www.tehnium-azi.ro, please agree to: Terms of Use.