Kомпоненты, приборы, оборудование      
 |  Главная |  Каталог предприятий Украины |  Схемотехника |
 

Раздел на реконструкции, некоторые ссылки могут не работать!
  • Аудио
  • Безопасность
  • Бытовая электроника
  • Видео
  • Видеокамеры
  • Высоковольтные
  • Генераторы
  • Измерения
  • Интерфейсы
  • Коммутация
  • Компьютер
  • Медицина
  • Моделирование
  • Передатчики
  • Питание
  • Обработка данных
  • Предусилители
  • Радио

  • Веб-мастерам
    и писателям:
    Биржа статей. Продать - купить статью. Уникальные статьи: готовые и на заказ.


    Назад
       Индикаторы наличия сети
       
       Е.Л.Яковлев, г.Ужгород
       Существует ряд устройств как бытового, так и промышленного применения, не имеющих индикаторов наличия сети на входе источников питания. Хорошо, если удается косвенно судить об этом по наличию индикации во вторичных источниках питания, а если их нет? Например, некоторые блоки авиационного наземного радиолокатора расположены в колонне привода антенны на высоте более пяти метров над землей. Индикация большинства напряжений имеется, кроме высоковольтного 2кВ. Для получения этого напряжения используется отдельный трансформатор 220 В / 2 кВ со своим предохранителем по первичной цепи, поэтому без индикации отказ предохранителя или выход из строя трансформатора определить практически очень сложно. Наиболее целесообразно использовать для индикации наличия сети светодиод. Его размеры невелики, не сложно монтировать в любую аппаратуру, в том числе и бытовую. Схема рис.1 предельно проста [1]. Резистивный делитель напряжения R1/R2 ограничивает напряжение на светодиоде VD1, который светит во время положительных полуволн сетевого напряжения. Экспериментально схема, как и другие в этой статье, проверялась и была работоспособной. Однако во время отрицательных полуволн сети, когда светодиод VD1 находится в запертом состоянии, к нему прикладывается напряжение, превышающее допустимое по ТУ. Это нецелесообразно. Появляется и другая дилемма. Так, если использовать R1 указанного в первоисточнике номинала (для ограничения рассеиваемой резистором мощности и его нагрева), то требуется подбор типа светодиода по максимальной яркости свечения на небольших, порядка 1...3 мА токах. А это уже затруднительно: чем больше ток светодиода, тем большая мощность будет рассеиваться на резисторе. В схеме рис.2 один из отмеченных недостатков схемы рис.1 устранен - во время отрицательных полуволн сетевого напряжения светодиод VD1 шунтируется сопротивлением открытого диода VD2. Падение напряжения на нем не превышает 0,8 В. Коэффициент полезного действия большинства устройств, к сожалению, невелик. С этим мы привыкли мириться, хотя путей его повышения может быть много. Так, если вместо диода VD2 (рис.2) применить светодиод (рис.3), то потребление энергии схемой останется прежним, надежность работы не изменится, а сила света индикатора увеличится вдвое, т.к. во время отрицательных полуволн сетевого напряжения светодиод VD2 (рис.3) будет не только защищать светодиод VD1, нo и излучать свет. Установив диод VD2 (рис.4) можно уменьшить рассеиваемую резистором R1 мощность вдвое по сравнению со схемой, показанной на рис.1. Для повышения надежности работы светодиода целесообразно зашунтировать его обратносмещенным диодом VD3 (рис.5). Нагрев сопротивления входного делителя напряжения устраняется при использовании реактивного сопротивления конденсатора С1 (рис.6) [2]. Если используется светодиод VD1 c высокой светоотдачей при малом токе через него (2...3 мА), то емкость конденсатора С1 может быть около 33 нФ. Если же такой светодиод приобрести проблематично, то достаточно увеличить емкость конденсатора. Ориентировочно можно считать, что конденсатор емкостью 0,1 мкФ имеет реактивное сопротивление на частоте 50 Гц около 32 кОм. При этом он может обеспечить ток светодиода величиной около 7 мА при напряжении сети 220 В. Резистор R1 ограничивает бросок тока через светодиод при подаче сетевого напряжения на схему. Резистор R2 - защитный. При отключении устройства от сети он участвует в разрядке конденсатора. Наличие диодов VD1, VD2 обязательно для работы конденсатора С1 на переменном токе. При использовании двух светодиодов (рис.7) принцип работы схемы сохраняется, но суммарная яркость свечения индикатора возрастает вдвое без увеличения потребляемой мощности. Если все же ограничиться одним светодиодом, то его можно включить в диагональ диодного моста VD1...VD4 (рис.8) [4]. Избыточность схемы компенсируется использованием маломощных низковольтных диодов с небольшим допустимым напряжением, например, КД522. Для повышения информативности работы схемы контроля напряжения можно использовать мигающие светодиоды (цена их около 3 грн.), но пока еще эти компоненты не столь распространены
       "в глубинке". В схеме рис.9 [3] для обеспечения возможности работы стандартного светодиода, например АЛ307Б, в импульсном режиме применен симметричный динистор VD1 типа DB3. Сейчас эти полупроводниковые изделия имеются на большинстве радиорынков по цене 25 коп., но спросом не пользуются - еще не оценили всех возможностей этих очень маленьких (размером с диод КД522, например) симметричных динисторов. Конденсатор С1 заряжается через резистор R1 и диод VD3. При достижении напряжения пробоя динистора VD1 он подключает к конденсатору С1 светодиод VD2 (через резистор R2). Разряжая конденсатор, светодиод VD2 ярко вспыхивает. Частоту вспышек можно изменять, варьируя емкость конденсатора С1. Так, при изменении емкости от 10 до 30 мкФ частота вспышек изменялась ориентировочно от 2 до 0,7 Гц. Схема легко размещается на печатной плате (рис.11), можно использовать и навесной монтаж. Если имеется двухцветный светодиод, например R/G, тo целесообразно использовать схему, показанную на рис.10 [3]. Она обладает большими функциональными возможностями. При разомкнутом положении выключателя SA1 (показан на чертеже) будет светиться светодиод VD1 (красный). Это будет происходить в положительные полуволны сетевого напряжения. Ввиду того, что емкостное сопротивление конденсатора С1 во много раз больше сопротивления нагрузки Rн, светодиод VD2 (зеленый) светиться не будет. Если же в цепи нагрузки Rн будет обрыв, то светодиоды VD1 (R) и VD2 (G) будут включены последовательно. Цвет свечения индикатора сигнализирует об этом. При включении нагрузки Rн выключателем SA1 цепь светодиода VD1 (R) шунтируется, и этот светодиод не зажигается. Происходит свечение светодиода VD2 (зеленого) в отрицательные полуволны сетевого напряжения. Назначение элементов C2, R2 аналогично назначению элементов С1, R1 соответственно. Резистор R3 используется для разряда конденсаторов после отключения сетевого напряжения от устройства. Диоды VD3, VD4 могут быть слаботочными и низковольтными, например, типа КД522. В заключение хотелось бы обратить внимание на ориентировочный характер указанных на чертежах элементов схем. Их конкретные значения зависят от параметров используемых светодиодов, в частности, от величины тока светодиода, необходимого для обеспечения приемлемой яркости свечения. Необходимые значения величин элементов схем уточняются при макетировании. Литература 1. Zdenek Hajek, Indikator sitoveho napeti // Prakticka elektronika.-№10.-1998.-C.17. 2. LED jako sitova kontrolka // Amaterske radio.-№A/8.-1993.-C16. 3. 230-V blink LED // Elektor.-1990.-p.7,8. 4. Jaroslav Belza,Sitova kontrolka s LED // Prakticka elektronika.-№ll.-1996.
       
       Ни один из источников света не может гордиться таким бурным и стремительным развитием, таким спектром применения, как светодиоды. Первые светодиоды появились в 1962 году, а в 1968 году - первая светодиодная лампочка для индикатора Monsanto и первый дисплей от фирмы Hewlett-Packard. Световой поток был всего 0,001 лм, а цвет свечения - только красный. Оранжевые, желтые и желто-зеленые цвета свечения светодиодов были получены к 1976 году. Они уже были настолько яркими, что их можно было разглядеть при солнечном свете. До 1985 года они использовались исключительно в качестве индикаторов, а с 1985 г. стали применяться в качестве отдельных световых элементов, например, как лампы в автомобилях. Световой поток увеличился уже до 1-100 лм. К 1990-му году отдача светодиодов достигла 10 лм/Вт. Это позволило им стать реальной заменой лампам накаливания. За счет поиска и использования новых материалов с большой светоотдачей и цветовым спектром излучения достигнуто увеличение световой эффективности светодиодов. Первыми появились светодиоды (Ga/InP) с цветом свечения от красного до желто-зеленого и светоотдачей до 20 лм/Вт. В 1993 году японская корпорация Nichia объявила об открытии высокоэффективного материала голубого цвета свечения - нитрида галлия (GaN). Это означало, что светодиоды освоили практически весь видимый цветовой спектр. Стало возможным достижение белого цвета свечения светодиодов путем комбинирования красного, зеленого и голубого излучаемых цветов. Тайваньским компаниям пришлось проделать огромную работу, чтобы "обойти" патент японской корпорации Nichia на технологию производства белых светодиодов. Выступая совместно с такими компаниями, как Agilent Technologies и Motorola, Harvatek объявила о "совмещении трех основных цветов в одном кристалле и получении белого цвета свечения". Еще один прототип белого светодиода - результат сотрудничества тайваньской Procomp Informatics и японской Sumitomo Chemikal. Это также однокристальная конструкция, как и у Harvatek. Массовое производство таких светодиодов пока задерживается. Для того, чтобы осуществить прорыв на рынок общего освещения, необходимо добиться дополнительной световой эффективности зеленых и особенно синих светодиодов. Строить прогноз для эффективности белых светодиодов вообще довольно сложно. Когда светоотдача достигнет 50 лм/Вт, светодиоды могут считаться реальной заменой ламп накаливания. Такой оптимистический прогноз можно сделать на примере красных светодиодов. Их эффективность в конце 80-х годов была лишь 5 лм/Вт, а сегодня - почти 75 лм/Вт. Эффективность светодиодов во много раз превышает эффективность ламп накаливания, их широкое использование позволит достичь огромного экономического эффекта. Для ламп накаливания требуется относительно высокое напряжение питания по сравнению со светодиодами. До 80-95% электричества, потребляемого лампами накаливания, рассеивается в виде тепла. Часто для промышленных помещений при этом требуется дополнительная вентиляция и охлаждение. Люминесцентные лампы после завершения срока эксплуатации обязательно должны быть утилизированы, как ртутьсодержащие. Интересно, что только в России ежегодно на 1 млн. человек приходится около 80 тыс. штук отработанных люминесцентных ламп, содержащих до 16 тонн РСО. Стоимость утилизации 1 тонны РСО составляет 300 долл. Труднопрогнозируемая цена на светодиоды определяет спрос на них. Так было, например, с ценами на компьютерные чипы. Увеличение объемов производства повлекло за собой снижение производственных расходов и розничной цены. Это, в свою очередь, немедленно отразилось на увеличении спроса, включая разработку новых продуктов, для которых требовались дешевые чипы. В случае со светодиодами предполагается аналогичное повышение спроса на них при уменьшении цены. Планируемые капиталовложения в область светодиодной технологии в мире столь же огромны, как и ожидаемый эффект. По одному из проектов предполагается, что США в течение 10 лет будет выделять по 50 млн. долл., несколько крупнейших корпораций инвестируют за это время 1 млрд. долл. Величина инвестиций достигнет отметки 1 млрд. долл
       . уже к 2008 году. В случае инвестирования по этому проекту средняя светоотдача светодиодов может достигнуть 160 лм/Вт к 2017 г. В результате будет экономиться около 160 млрд.кВт·ч электроэнергии. Экономия к 2025 г. должна составить 17,2 ГВт, что эквивалентно 29 новым электростанциям по 600 МВт. За последнее десятилетие светодиоды из блеклых индикаторов превратились в интенсивные источники света. Можно утверждать, что в недалеком будущем светодиоды составят серьезную конкуренцию существующим источникам общего освещения.
       
       Параметры светодиодов во многом зависят от конструктивных особенностей, особенно от параметров кристалла. На рисунке показаны некоторые основные разновидности исполнения излучающих элементов светодиода [1]. На рис.а показано устройство наиболее распространенного отечественного светодиода АЛ307. Мезо-структуры (рис.б) сложнее в изготовлении, но позволяют улучшить некоторые эксплуатационные характеристики светодиода, например, сузить диаграмму направленности излучения вследствие светособирающего действия боковой конической поверхности суженой части кристалла. Дополнение меза-структуры фокусирующей микролинзой (рис.в) позволяет повысить эффективность выхода излучения. Для волоконно-оптических линий связи специально разрабатывались так называемые баррас-диоды (рис.г) и светодиод со стеклянной шариковой линзой (рис.д). В первом случае в кристалл вклеивают отрезок оптического волокна, а во втором сужение диаграммы направленности излучения обеспечивает шарообразная линза. Особое место занимает суперлюминесцентный диод (рис.е), который представляет собой модификацию инжекционного лазерного диода. При этом его выходные характеристики занимают промежуточное положение между характеристиками лазера и светодиода. Основное применение суперлюминесцентных светодиодов - работа в волоконно-оптических линиях связи. Литература 1. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника // Радио и связь.- М.- 1980. Статья подготовлена по материалам Интернет
       


     SVITEL © 2014  Мир электроники.  Admin  При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна. Rambler's Top100