Wykorzystanie diod LED w mostkowym obwodzie prostownika

Jak mam podłączyć 4 diody LED, aby służyły jako własny prostownik mostkowy? Mam ograniczoną przestrzeń (wnętrze rowerowego urządzenia tylnego), więc chciałbym użyć samych diod LED do naprawy prądu przemiennego pochodzącego z generatora koła rowerowego.

Ponadto, aby ograniczyć prąd, aby nie przekroczyć prądu przewodzenia do każdej diody LED, jak obliczyć wartość rezystora (rezystorów)?

Diody LED zwykle mają znacznie niższe limity napięcia przebicia wstecznego ( Vrrm = 5 do 15 woltów ) niż nawet najtańsze, najmniejsze diody krzemowe ( 1n4001 = 50 woltów, 1n4007 = 1000 woltów, 1n4148 = 100 woltów).

( Wikipedia )

Z drugiej strony napięcie przewodzące Vf wynosi od 1,7 V dla niektórych czerwonych diod LED do 3,5 V lub więcej dla niektórych niebieskich i białych diod LED. Porównaj to z typowym 0,7 V Vf dla standardowej krzemowej diody prostowniczej.

W pełnej mostkowej konfiguracji prostownika napięcie spada o 2 x Vf podczas części przewodzenia w przód cyklu.

Zatem jeśli zbudujesz mostek prostowniczy z diodami LED, napięcie wyjściowe spadnie w dowolnym miejscu z 3,4 do 7 woltów lub więcej, w porównaniu do wejścia. Przewodnictwo rozpocznie się znacznie później w dodatniej części cyklu (gdy napięcie wzrośnie powyżej diody Vf), w porównaniu do diody krzemowej. Skończy się to również wcześniej. Również podczas odwrotnej części cyklu, w zależności od zastosowanej konkretnej diody LED, „dioda” prawdopodobnie wejdzie w stan przewodzenia w zakresie napięcia wejściowego.

Innymi słowy, most zapewni napięcie podczas znacznie mniejszej części cyklu prądu przemiennego niż diody krzemowe i nawet wtedy zapewni niższe napięcie.

Ponieważ wydaje się, że Twoim celem jest rzeczywiście oświetlenie diod LED, a nie tylko prostowanie napięcia, moc mostka może nie mieć znaczenia, ale warto o tym wiedzieć.

Sugerowaną alternatywą, jeśli chcesz używać diod LED w ten konkretny sposób, jest podłączenie diod LED tak, jak chcesz, ale dodanie jednego niedrogiego i małego 1n4001 lub podobnego, szeregowo rezystora ograniczającego prąd i każdej diody LED. Diody nie są znacznie większe niż dyskretne oporniki, których prawdopodobnie użyjesz.

Dlaczego to działa :
diody krzemowe będą blokować napięcie wsteczne lepiej niż dioda LED, tj. Do znacznie wyższego napięcia.

Jednak nadal zaleca się stosowanie tylko zintegrowanego 4-odprowadzeniowego mostkowego układu scalonego (35 centów pojedynczej jednostki, 800 woltów / 1 amper ) i stosowanie diod LED jak w dowolnej konfiguracji obwodu prądu stałego. Zapotrzebowanie na miejsce nie wzrośnie znacząco.

W odniesieniu do obliczania rezystora ograniczającego prąd :

Uzyskaj napięcie szczytowe sygnału prądu przemiennego na dynamo rowerowe, używając multimetru z albo trybem szczytowego napięcia AC, jeśli jest dostępny, albo napięciem RMS AC (bardziej powszechnym w podstawowych multimetrach) i mnożąc przez 1,4142, aby oszacować napięcie szczytowe. Wszystko to podczas pedałowania tak szybko, jak to możliwe, z rowerem na stojaku.

Dodaj współczynnik bezpieczeństwa, podwajając to napięcie szczytowe, jeśli obawiasz się o przepalone diody LED z powodu wysokiego napięcia, na przykład podczas zmniejszania prędkości. Diody LED nieco wybaczają niewielkie skoki prądu, jeśli są krótkotrwałe - Zwykle to nie nadmiar prądu zabija diodę, nie można pozbyć się wytworzonego ciepła.

Teraz, jeśli Vmax jest napięciem szczytowym skorygowanym pod względem bezpieczeństwa, odejmij od niego swoją diodę Vf (2 x Vf, jeśli idziesz z mostkiem, 2 x (Vf + 0,7), jeśli dodasz diody krzemowe), aby uzyskać napięcie Vres każdy opornik musi upaść.

R = Vres / I,

Podłącz więc zalecany prąd I do wybranej diody LED, a otrzymasz swoje numery.

Diody LED zwykle występują w 5 mA (SMD i niektóre 3 mm), 20 mA, 25 mA lub w obszarze amperów (np. Diody LED Osram „Golden Dragon” ). Zapoznaj się z odpowiednimi arkuszami danych.

Jak podejrzewasz, możesz całkowicie pominąć mostek prostowniczy i poprosić diody LED o naprawienie prądu za Ciebie:

Gdy prąd płynie w jedną stronę, zaświeci się tylko jeden ciąg diod LED. Kiedy płynie w drugą stronę, zaświeci się tylko drugi sznurek. Tak długo, jak jedna struna jest zawsze zapalona, ​​napięcie wsteczne na drugiej strunie będzie utrzymywane na tyle niskim poziomie, aby nie uszkodzić nieoświetlonych diod LED. Ponieważ jednocześnie świeci się tylko jedna struna, potrzebny jest tylko jeden rezystor.

Możesz dodać więcej diod LED, aż do napięcia generatora, w każdym ciągu, po prostu upewnij się, że jest taka sama liczba diod LED w każdym ciągu (aby uniknąć problemu załamania napięcia wstecznego). Jeśli więc używasz czerwonych diod LED 1,7 V i generatora 12 V, możesz mieć 7 diod LED w każdym ciągu - lub tylko jedną diodę LED z każdej strony, jeśli potrzebujesz tylko dwóch diod LED.

Obliczenie rezystora jest w tym przypadku denerwujące ze względu na zmienne napięcie generatora. Jeśli na generatorze nie ma innych obciążeń (takich jak reflektor), możesz zobaczyć dość wysokie napięcia.

Jednak diody LED są dość solidne, więc nie musisz być dokładny, aby uzyskać dobry wynik.

Jeśli użyjesz powyższego obwodu z dwoma czerwonymi diodami LED w każdym ciągu, a twój generator ma moc wyjściową 12 V, zobaczysz około 8,6 V na oporniku (12 - 1,7 - 1,7) w idealnych warunkach. Jeśli rezystory są oceniane na 20 mA, to potrzebujesz rezystora, który zużywa 20 mA, gdy znajduje się na nim 8,6 V. Podłączając że do prawa omów V = IR, 8.6 = 0.20 * Rdaje R = 430więc chcesz coś około 430 omów rezystora. 470 omów jest wspólną wartością i jest odpowiednie dla tego obwodu.

Gdy generator nie ma innego obciążenia, może generować wyższe napięcia. Są szanse, że nic ci nie będzie, ale jeśli zauważysz, że światło tylne nie działa, powinieneś zmierzyć napięcie generatora za pomocą rezystora 470 Ω na całej długości i podłączyć to napięcie do napięcia 12V powyżej, aby ustalić lepszą wartość rezystora.