Diody LED

Trochę inne diody...

Chciałbym w tym miejscu wspomnieć o kilku "odmianach" diod - może się to komuś przydać np. przy budowie paneli do sterowania wentylatorami. Na początek wersje migające:

Diody migające maja wbudowany generator (to ta czarna plamka w strukturze diody), który steruje jej świeceniem. Przy ich wykorzystaniu dodatkowy rezystor jest zbędny. Możesz je zasilić bezpośrednio napięciem 3V - 12V. Najpopularniejsze są diody czerwone, ale możesz też kupić inne kolory, jak również dwukolorowe (kolory np. świecą się na zmianę). A tak wygląda dioda w czasie pracy:

Następna pozycja to diody dwukolorowe:

W jednej diodzie znajdują się dwie struktury świecące. Dioda ze zdjęcia może świecić się na kolor czerwony lub zielony. A w przypadku gdy włączymy oba kolory naraz uzyskamy kolor trzeci - pomarańczowy :). Nie zapomnijcie o dobraniu odpowiednich rezystorów. Oprócz diod dwukolorowych z trzema końcami produkowane są także wersje z dwoma końcówkami:

Kolor świecenia zależy od kierunku prądu jaki płynie przez diodę, a co za tym idzie w jednej chwili może być włączony tylko jeden kolor.

Myślisz co to za twór z czterema nóżkami? Jest to dioda trójkolorowa. Zawiera struktury świecące na czerwono, zielono i niebiesko (RGB). Przy odpowiednim sterowaniu umożliwia uzyskanie wszystkich kolorów. Na zakończenie tej części jeszcze mały dodatek:

Są to plastikowe oprawki do diod. Jak je stosować? Tam gdzie chcesz umieścić diodę wiercisz otwór o średnicy 6mm. W otworze umieszczasz oprawkę (dla diod 5mm), a od spodu wkładasz diodę na zatrzask. I to tyle :).

Zasilacz, czyli jak ułatwić sobie życie...

Wracając do tematu - przygotowując jakiś większy projekt warto zastosować w nim do zasilania diod LED osobny zasilacz, który dostarczy wymagane napięcie. Uprości to montaż oświetlenia (nie będą potrzebne rezystory ograniczające napięcie). Na początek lista części jakich będziemy potrzebowali do budowy zasilacza:

• IC1: stabilizator LM317
• C1, C2: kondensator 100uF (czytaj "sto mikro")
• C3: kondensator 10uF
• R1: rezystor 100om
• PR1: helitrim 500om
• Z1: gniazdo typu MOLEX
• Z2: gniazdo typu ARK2

Schemat ideowy przedstawia typowe rozwiązanie układowe stabilizatora LM317. Z tym układem spotkał się każdy kto budował tzw. fanbusa (kontroler wentylatorów) gdzie często jest wykorzystywany do regulacji napięcia wentylatorów. W zasadzie nie ma tu zbyt dużo do opisania.
Układ jest podłączony do zasilacza w komputerze poprzez gniazdo typu MOLEX. Napięcie 12V jest obniżane przez stabilizator do wymaganej wartości. O napięciu wyjściowym decyduje stosunek PR1 do R1. Wzór pozwala obliczyć rezystancję jaką musimy ustawić na PR1, aby uzyskać potrzebne napięcie wyjściowe (wzór podaję jako ciekawostkę). PR1 jest to helitrim 500om który pozwala na dokładniejszą regulację napięcia w porównaniu ze zwykłymi PR-kami.
Kondensatory nie są niezbędne, ale zapobiegają wzbudzaniu się stabilizatora (przykrą "niespodzianką" z napięciem wyjściowym). Stabilizator LM317 może dostarczyć 1,5A prądu. Przy takim prądzie na pewno będzie się grzał. W układzie modelowym przy obciążeniu 1A radiator osiągał temperaturę około 60^oC - więc nie martwcie się tym zbytnio. Przy wartościach elementów jak na schemacie napięcie wyjściowe możemy regulować w zakresie 1,25V - 7V.

Zasilacz postanowiłem umieścić w małej, plastikowej obudowie o oznaczeniu Z-24AU (szerokość: 65mm, długość: 45mm, wysokość: 15mm). Posiada ona dwa uchwyty dzięki czemu łatwo będzie go zamontować w komputerze. Na drugim zdjęciu widzimy przymiarkę radiatora od obudowy. Stabilizator musi być wyposażony przynajmniej w niewielki radiator. Pamiętajcie o jednym - stabilizatora nie można bezpośrednio przykręcić do metalowego stelażu obudowy komputera, ponieważ nastąpiło by zwarcie, chyba że damy podkładkę mikową, która nie przewodzi prądu i zastępuje przy okazji pastę termoprzewodząca.

W obudowie robimy otwór na stabilizator w kształcie prostokąta. Nawiercamy narysowane krawędzie, a następnie wyrównujemy brzegi pilnikiem. Bez problemów da się to zrobić za pomocą zwykłej wiertarki, musimy tylko zamontować obudowę w imadle. Zabezpieczamy ją papierową taśmą maskującą.

Musimy także zrobić miejsce na gniazdo typu MOLEX. W tym celu nacinamy bok obudowy, kombinerkami wyłamujemy niepotrzebny kawałek plastiku i wyrównujemy krawędzie pilnikiem. Wywiercamy również otwór pod helitrim, aby mieć do niego łatwy dostęp po zmontowaniu urządzenia.

Gniazdo Molex i helitrim zostały przyklejone za pomocą kleju o nazwie "Ośmiorniczka" :). Jest to biały klej w tubie o konsystencji pasty.

Powierzchnia radiatora i stabilizatora zostały oczyszczone drobnym papierem ściernym. Radiator przyklejamy do obudowy. Od wewnętrznej strony przykręcamy do niego stabilizator. Pamiętajcie o paście termoprzewodzącej.

O mały włos, a bym zapomniał! Na górze obudowy musimy wywiercić dwa otwory pod gniazdo typu ARK2. Do niego będą podłączone diody.

Pozostało już niewiele elementów do zamontowania. Zakładam, ze wiecie do czego służy lutownica...

Trochę więcej szczegółów dla początkujących poniżej.

Układ został zmontowany w tzw. pająku. Jeśli ktoś chce, może go złożyć na uniwersalnej płytce drukowanej ale nie jest to konieczne, ponieważ zasilacz nie jest zbyt skomplikowany... Kilka ujęć skończonego dzieła :).

Schemat poniżej przedstawia sposób podłączenia diod do zasilacza.

Rys. a ukazuje zwykłe połączenie równoległe. Ile diod możemy podłączyć w ten sposób? To zależy od tego jaki pobierają prąd. Jak już napisałem wydajność prądowa zasilacza wynosi 1,5A czyli 1500mA. Dzieląc tę liczbę przez prąd jaki pobiera jedna dioda dowiemy się ile diod możemy podłączyć do zasilacza. Zmierzyłem prąd kilku diod, jakie miałem pod ręka. Np. dioda niebieska, superjasna przy napięciu 3,5V pobierała prąd 30mA, czerwona przy napięciu 2V - 22mA, a zielona, również superjasna, 35mA przy napięciu 2,3V.
Możemy zwiększyć liczbę diod łącząc je szeregowo-równolegle według rys. b. Dwie diody niebieskie, superjasne zasilane napięciem 2x wyższym (czyli ok. 6,8V), będą pobierały sumarycznie prąd ok. 35mA. Nie ma w tym nic dziwnego - wynika to z prawa Ohma. Praktycznie rzecz ujmując możemy w ten sposób podłączyć prawie dwa razy większą ilość diod. Jeszcze jedna mała uwaga.
Wszystkie diody jakie będziemy chcieli podłączyć do zasilacza powinny pochodzić z tej samej serii, a już na pewno powinny być w tym samym kolorze. Diody mają różne napięcia przewodzenia przez co podłączając różnych producentów jedne będą świecić za jasno, a drugie za słabo.
Zanim podepniemy jakąkolwiek diodę do zasilacza musimy ustawić wymagane napięcie. Mierzymy napięcie na wyjściu zasilacza i helitrimem ustawiamy potrzebną wartość... Co jednak zrobić jeśli nie posiadamy miernika uniwersalnego? Jakoś sobie poradzimy. Ustaw napięcie na najniższą wartość (1,25V). Nie wiesz w którą stronę kręcić? Podłącz na chwilę jakieś obciążenie np. wentylator lub dwie szeregowo połączone diody niebieskie. Gdy przestanie się kręcić (świecić) będziesz wiedział ze to dobry kierunek. Następnie podłącz jedną diodę (lub dwie przy łączeniu jak na rys. b. Zwiększ napięcie, aż do momentu gdy dioda zacznie świecić. Teraz obserwując jasność świecenia (najlepiej przy słabym oświetleniu) dobierz odpowiednie napięcie. Niestety musisz to zrobić na wyczucie. Jeśli dioda zacznie się grzać lub np. czerwona zacznie świecić na żółto, to na pewno ustawiłeś za duże napięcie.