فئات: مقالات مميزة » كهربائيين المبتدئين
مرات المشاهدة: 205275
تعليقات على المقال: 9
حول المصابيح لالدمى
أنا لا أحب الصيغ. مثل أي شخص عادي :) فهي تسبب لي صداع ورغبة في رمي شيء في الحائط. طوال حياتي حاولت الابتعاد عنهم. واتضح. لكنني أصبحت مهتمًا الآن بمصابيح LED وأدركت - لا يوجد أي مكان. للحصول على النتيجة المرجوة ، تحتاج إلى فهم كيفية عملها. ببطء ، على طول الدرجات ، بدأت أتجول في غابة التجويف والشمعدانات والإكاديا. تدريجيا ، بدأت الصورة تتشكل في رأسي. وفي الوقت نفسه نأسف - حسنًا ، لماذا لم يكن هناك أحد لشرح ذلك بلغة بسيطة يمكن الوصول إليها؟ الكثير من الوقت الضائع ... سأحاول إنقاذك من الصداع وشرحه قدر الإمكان - ما هو الصمام وكيف يعمل. حسنًا ، في نفس الوقت سأشرح بعض قوانين البصريات :)
هذه المقالة مخصصة لأولئك الذين يشعرون بالارتباك في أجنحة واتس كانديلا لومينز. وبالفعل في المصابيح. كتبها إبريق الشاي المتقدم للمبتدئين :)
الصمام العادية
بغض النظر عن طريقة تدويرك ، يجب عليك أولاً أن تتطرق إلى قوانين الكهرباء العادية. في الأمثلة التوضيحية ، بالطبع :) نحن نعلم جميعًا - ما هو 220 فولت - وهذا ما يمكن أن يضرب بشكل صحيح ، إذا كنت لا تأخذ احتياطات السلامة. عندما تقوم بشراء جهاز كهربائي ، على سبيل المثال ، مكواة ، فإن جواز السفر يوضح الجهد الذي تم تصميمه له. عادة ما يكون هذا هو 220 فولت. ولكن في نفس جواز السفر ، تتم الإشارة إلى هذه المعلمات أيضًا - جهد بديل بتردد 50 هيرتز. لماذا تشير الشركات المصنعة بعناد إلى هذه المعلمات بالنسبة لك؟
التقط أي جواز سفر تقني لجهاز كهربائي وانظر - يقول أن الجهد الكهربائي يجب أن يكون ~ 220 فولت ، 50 هرتز. دعونا نرى ما هو عليه. تشير علامة "~" إلى أن الجهد يجب أن يكون متغيرًا. في النظام الكهربائي للسيارات ، على سبيل المثال ، يكون الجهد ثابتًا. وببطارية من نوع الإصبع تكون دائمة. الفرق بسيط - الجهد المستمر يحتوي على علامة زائد وناقص - متغير لا. لم لا؟ كل شيء بسيط جدا. في شبكات التيار المتناوب ، تعمل ميزة "زائد وناقص" على تغيير الأماكن باستمرار. جهة الاتصال نفسها إما علامة زائد أو ناقص. كم مرة؟ ولكن لهذا ، هناك قيمة أخرى - 50 هرتز.
ما هو هرتز؟ هذا هو واحد تمايل في الثانية الواحدة. وهذا هو ، في شبكتنا المنزلية ، بالإضافة إلى التغييرات ناقص خمسين مرة في الثانية الواحدة. والآن - ما هو الاستخدام العملي لهذه المعرفة ، ما هو نوع تأثيرها على LED؟
هيا بنا افترض أن لديك مصباح 220 فولت 100 واط في يديك. إذا قمت بتوصيلها بشبكة كهربائية - فسوف تضيء لجميع مائة واط. وإذا كنا لا نحتاج إلى هذه 100 واط؟ هل تحتاج ، مثلا ، 50؟ هذا سوف يساعدنا ديود.
إذا قسمنا كلمة "LED" إلى مكوناتها ، فسنحصل على "light" و "diode". وهذا هو ، وهذا هو الصمام الثنائي العادي ، الذي يضيء أيضا.
الصمام الثنائي هو أفضل جهاز مقارنة ، على سبيل المثال ، مع صمام أو حلمة في عجلة سيارة. هناك يمكنك ضخ الهواء ، والعودة - الحلمة لا تدع. يشبه الصمام الثنائي العادي برميلًا أسود مع دبابيس - زائد وناقص. هنا يمكننا استخدامه للتجارب العملية التي تساعد الكثيرين على إصلاح المواد. بالطبع ، من الخطير بدء التجارب على الفور بجهد 220 فولت ، ولكن مع الحرص الواجب لن يحدث شيء سيء. ومع ذلك ، فإن جميع التجارب التي تجريها على مسؤوليتك الخاصة والمخاطر :)
انظر إلى الموضوع: الجهاز ومبدأ تشغيل الصمام الثنائي لأشباه الموصلات
نحن بحاجة إلى مصباح كهربائي من الثلاجة لمدة 220 فولت ، 15 واط. بالنسبة لها ، تحتاج إلى العثور على خرطوشة مناسبة وإزالة سلكين منها. نحتاج بعد ذلك إلى أي صمام ثنائي يمكن الحصول عليه ، على سبيل المثال ، من أي تلفاز مسجل أو شريط معيب. كلما كان أكبر ، كان ذلك أفضل. لا تحتاج أن تأخذ صغيرا جدا - 220 فولت بعد كل شيء. بالقرب منه عادة ما يكون هناك تعيين في شكل مثلث.
ثم نحتاج إلى سلك كهرباء مع قابس وبعض الأسلاك و لحام الحديد. للبدء ، ما عليك سوى توصيل المصباح الكهربائي بالشبكة وتذكر كيف يتوهج. ثم افصل الدوائر وقم بتجميعها كما هو موضح على اليسار.
لا تنسى عزل جميع الوصلات بعناية بشريط كهربائي. سد العجز في. كما ترون ، المصباح يضيء أسوأ بكثير. هذا ليس مفاجئًا - فهي تتلقى الآن نصف الجهد الذي تحتاجه فقط - لا يبدأ الصمام الثنائي الثاني. إذا نجحت تجربتك ، وكان الصمام الثنائي كبيرًا بما يكفي - يمكنك الآن جعل أيًا من لمباتك أبدية تقريبًا.
على سبيل المثال ، يضيء مصباح بقوة 50 واط في الردهة ويشتعل باستمرار. يستغرق 100 واط ، قم بتشغيله من خلال الصمام الثنائي - سوف يلمع مثل 50 واط ، لكنه لن يحترق. ومع ذلك ، هناك تحذير واحد - يجب أن يتم تصنيف الصمام الثنائي ل 220 V والتيار هو على الأقل أمبير. من الأفضل شراء واحدة من متجر قطع الراديو.
حسنًا ، نظرًا لأننا اكتشفنا ما هو الصمام الثنائي ، فمن المنطقي أن نذهب إلى الموضوع الذي يهمنا - الصمام. الصمام ، كما هو واضح الآن ، لديه أيضا زائد وناقص. هذا هو ، لتشغيلها ، هناك حاجة إلى مصدر الجهد المستمر - بطارية ، بطارية ، وإمدادات الطاقة. يجب أن يشير مزود الطاقة إلى أنه يقوم بتوفير جهد ثابت (DC). عادة على غلاف الكتلة هناك ملصق لهذا المحتوى.
الإدخال - ~ 220 فولت 50 هرتز ،
الإخراج - 12 فولت ، 0.5 ألف العاصمة
وهذا يعني أن مثل هذه الوحدة يمكنها إنتاج جهد ثابت يبلغ 12 فولت وحوالي 0.5 أمبير.
لاحظ أن الشاحن للهواتف المحمولة هو أيضًا مصدر طاقة. عادة ما يكون لها معايير من 5-6 فولت ، 0.2-0.5 أ. غالبًا ما تكون مريحة للغاية لاستخدامها في تشغيل المصابيح ، لأن شاحن يستقر الحالي. ولكن المزيد عن هذا لاحقًا في المقالات التالية.
معلمتان مهمتان بالنسبة لنا - الجهد التشغيلي لل LED والتيار. الجهد التشغيلي لل LED يسمى أيضا "انخفاض الجهد". في جوهرها ، يعني هذا المصطلح أنه بعد مؤشر LED ، فإن الجهد في الدائرة سيكون أقل من حجم هذا الانخفاض نفسه. وهذا يعني أنه إذا قمنا بتزويد LED بالطاقة ، والتي لديها انخفاض في الجهد يبلغ 3 فولت ، فسيأكل هذه الفولت الثلاثة ، وسيحصل الجهاز المتصل بها بعد ذلك على 3 فولت. ولكن أهم شيء يجب تعلمه هو أن التيار مهم للصمام وليس الجهد. سوف يأخذ الجهد بقدر ما يحتاج ، ولكن التيار - مقدار ما تعطي. وهذا هو ، إذا كان مصدر الطاقة الخاص بك يمكن أن يعطي 10 أمبير ، فإن LED سوف يأخذ التيار حتى يحترق. المنطق هنا بسيط - مصباح LED المتصل يستهلك التيار ويبدأ في عملية الاحماء. كلما زادت درجة حرارته - كلما استطاع التيار أن يمر من خلاله - يمتد من التدفئة. مع التيار ، يزيد انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي. وهكذا إلى أن تنفد تمامًا - لم يقم أي شخص بتقييد التيار. ولكن يجب أن يتم ذلك ، باستخدام عنصر الحد.
لاحظ أنه إذا كان مصدر الطاقة يحتوي على جهد خرج مساوٍ لجهد تشغيل LED ، فليس من الضروري الحد من التيار. هذا هو ، إذا كان لديك ، على سبيل المثال ، مؤشر LED أبيض وبطارية 3.6 فولت من الهاتف الخلوي - يمكنك توصيله مباشرة بهذه البطارية - لن يحدث شيء في مؤشر LED. سيكون سعيدًا بالاستيلاء على مزيد من التيار - لكن لا يوجد جهد كافي. وبالتالي فإن البطارية الخلوية 3.6 فولت هي مصدر طاقة مثالي لتجربة المصابيح البيضاء والزرقاء. لماذا فقط معهم - حول هذا الموضوع في مقالات أخرى.
بشكل عام ، في سلسلة مع الصمام ، نحتاج إلى وضع نوع من الصنبور وربطه بالقيمة التي نحتاجها. في دور مثل رافعة يمكن أن تكون الأجهزة المختلفة. أبسط منهم هو المقاوم.
الجوانب البصرية لاستخدام المصابيح
لنفترض أننا تعلمنا كيفية توصيل LED والحد من التيار. السؤال الذي يطرح نفسه - كم يلمع؟ هنا علينا أن نغرق قليلا في البصريات.
من بين خصائص مصابيح LED ، خاصة القوية منها ، يشار غالبًا إلى نوع توزيع الضوء. عادة ما يكون هذا هو ما يسمى لامبرت LED. علاوة على ذلك ، سوف نعتبرها الأكثر انتشارًا. ماذا يعني هذا المصطلح؟ يضيء مصباح "لامبرت" في جميع الاتجاهات بالتساوي ، بغض النظر عن الاتجاه.إذا كانت LED هي كرة ، فسوف تتألق بالتساوي في جميع الاتجاهات - هذا هو جوهر مخطط لامبرت. لتوضيح ذلك ، فإن الشمس هي مصدر لامبرت.
تصميم LED القياسي هو الكريستال ، لوحة رقيقة يتوهج. انظر من خلال نافذة شفافة من الصمام - وسترى هذه البلورة. أسلاك رقيقة من الاتصالات تأتي إليه. إذا قمت بتوصيل الخيال ، يمكنك أن تتخيل الضوء القادم من مصباح LED باعتباره سحابة على شكل كرة معلقة فوقه. الضوء هو نفس الجزيئات الصغيرة التي تسمى الفوتونات. لذلك ، الكرة مملوءة بالفوتونات معلقة فوق الصمام. وكلما زاد الضوء الذي ينبعث منه مؤشر LED ، زادت مساحة الكرة ، وكلما كانت فطائر الفوتون تطير ، وتدفع وتزدحم بعضها البعض. معظمهم يطير عموديًا إلى مستوى البلورة ، وبالتالي فإن أقصى شدة للضوء LEDs هو 90 درجة بالنسبة لمستوى البلورة. آمل أن تصبح المخططات المقدمة من قبل الشركات المصنعة LED أكثر وضوحًا لك :) لتصبح مفهومة تمامًا ، دعنا ننظر إلى مثال.
دعنا نفترض أن هناك مؤشر ضوئي ، في أعلىه يتم تعليق كرة ضوء تنبعث منه بقطر 1 متر (مصباح جيد! :)).
المقياس الأدنى هو عدد النسبة المئوية لهذا المقياس ، والجزء العلوي هو درجة الإشعاع. وفقًا لهذا المخطط ، يكون أكبر عدد من الفوتونات في أعلى نقطة بدرجة 0 ومدى 1 متر. يبدو غريبا ، لكنه كذلك. يبدو الأمر أقل غرابة في الظهور ، إذا كنت تتذكر أن الضوء عبارة عن موجة ، فليس من أجل أنها تشير إلى طول الموجة للخصائص. وفقًا لذلك ، يمكن تمثيل مجال الإضاءة لدينا كحقل كهرومغناطيسي له كثافة معينة. ولكن هذا بالفعل غابة - دعنا ننتقل :)
زاوية سطوع نصف
تشير الجهة المصنعة عادةً إلى معلمة مثل زاوية مزدوجة نصف السطوع. ماذا يعني هذا المصطلح؟ كما اكتشفنا ، فإن مؤشر LED يعطي أقصى إضاءة في الوسط وفي الأعلى ، أي أن الزاوية تساوي صفرًا. تبعا لذلك ، أبعد من المركز ، وأقل ضوء. زاوية نصف السطوع هي عندما يعطي مؤشر LED 100 وحدة ضوئية تقليدية عند درجة "0" ، وعلى سبيل المثال ، عند 30 درجة (بالنسبة إلى المحور "0") - 50. زاوية سطوع النصف في الشكل I هي شدة الضوء ، Imax هي أقصى شدة للضوء. ImaxCos - نصف قوة الضوء. لماذا "مضاعفة" - نضاعف الدرجات مرتين ، يضيء LED أيضًا بشكل متماثل. نتيجة لذلك ، نحصل على مثلث متساوي الساق لطيف من الضوء. يوجد أيضًا ضوء خارج هذا المثلث ، ولدينا كرة من الضوء ، ولكن النقطة المرجعية لميزة LED هي نصف الزاوية.
كانديلا
الآن يمكننا أن ننظر ما هو Candela. كانديلا ، بالطريقة القديمة ، "شمعة". تذكر ، اعتادوا القول - الثريا أو مصباح مع مائة الشموع؟ في الأيام الخوالي ، كانت هناك حاجة إلى نقطة مرجعية. اتفقنا على أخذ شمعة بالسماكة المطلوبة ، وإضاءةها واعتبارها معيارًا ، هذه الشمعة ذاتها. في هذه الأيام ، بالطبع ، يفكرون بطريقة مختلفة. لن أشرح بالتفصيل كيف ، هذا هو خارج نطاق المقال. إنها مجرد وحدة قياس للكثافة المضيئة ، وتسمى Candela. السمة الرئيسية لها هي استخدام مصادر الاتجاه لقياس شدة الضوء. لهذا السبب ، تشير المصابيح إلى 5 ملم من المصابيح ، وبشكل أدق ، الأميال (1 cd = 1000 mcd).
لقد حان الوقت لمعرفة كيف تختلف المصابيح LED مقاس 5 مم أو غيرها في علبة بلاستيكية عن تلك القوية.
ميزات تصميم مؤشر المصابيح 5 مم
كما ذكرنا أعلاه ، فإن LED عبارة عن كريستال ينبعث منها ضوء. النظر في تصميم LED في حالة من البلاستيك 5 مم. يكشف الفحص الدقيق شيئين مهمين - العدسة والعاكس. يتم وضع الكريستال LED في الجهاز العاكس لل LED. يحدد هذا العاكس زاوية التشتت الأولية. ثم يمر الضوء عبر غلاف إبوكسي. يتعلق الأمر بالعدسة - ثم يبدأ في التبديد على الجانبين بزاوية وفقًا لتصميم العدسة. في الممارسة العملية - من 5 إلى الرسم البياني LED 160 درجة.
للإشارة إلى شدة مصابيح LED هذه ، يتم استخدام candela فقط.تنبعث مصابيح LED ذات الانبعاثات الاتجاهية من زاوية صلبة. لفهم ماهية الزاوية الصلبة ، يكفي تخيل الصورة التالية. يمكنك أخذ مصباح يدوي وتشغيله ووضعه في دلو النار إلى أسفله ، ثم إغلاقه بغطاء. ضوء الداخل ، وفقا لذلك ، لديه شكل مخروط في شكل دلو لدينا. هذا المخروط يحدها غطاء زاوية صلبة.
سأحاول شرح معنى توزيع الضوء بشكل أكثر بساطة. لنفترض أن الكثافة المضيئة للفانوس الخاص بنا هي 1 شمعة ، أي 1000 من المصغرات الدقيقة (لتكون أكثر مجازية ، يمكن اعتبار الشموع الصغيرة فوتونات :)) إذا ذهبنا أبعد من ذلك عن طريق القياس ، فلدينا مجموعة كاملة من المصغرات الدقيقة. إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك حساب حجم الجرافة - مرحبًا بك في الهندسة :) وفقًا لذلك ، إذا أخذنا الجرافة ضعفًا - يتم توزيع المنتجات المصغرة على نحو متساوٍ ، أي أنه لن يكون هناك المزيد :) في كل هذه التفسيرات ، يمكنك العثور على إجابة السؤال المقدس - كم هناك حاجة إلى المصابيح لاستبدال لمبة 100 واط. حول هذا الموضوع - أبعد من ذلك.
ميزات تصميم المصابيح عالية الطاقة
على عكس مؤشرات LED ، فإن المصابيح القوية ليست فقط جهازًا ، ولكنها أيضًا منتج تسويقي. اليوم ، بين كبرى الشركات المصنعة ، هناك سباق حقيقي للفوانيس - من هو أكثر من ذلك؟ ولا أحد يهتم بوجوب استخدام هذه المصابيح. دعنا نذهب في النظام.
الفرق الرئيسي بين مؤشر LED قوي ومؤشر LED في شكله النقي هو تقليل أي عوائق أمام خروج الضوء من غلاف LED. لذلك ، المصابيح القوية لديها مخطط لامبرت. ماذا هذا يؤدي إلى في الممارسة؟ تقوم بتشغيل الصمام والحصول على مصباح كهربائي لطيف فوقه. وماذا تفعل بعد ذلك؟ كيف يمكنهم إلقاء الضوء على السطح الذي تحتاجه؟ يجب عليك استخدام مختلف البصريات أو العاكسات ، مما يؤدي حتما إلى خسائر ، وبالتالي انخفاض في التدفق الضوئي. لذلك ، إذا قمت بشراء مصباح LED قوي ، فلن تحصل على بصريات جيدة ، وقد صممت خصيصًا لتصميمه - أنت تبتهج مبكرًا - لم يأتِ الصداع بعد.
لا يمثل تسليم المصابيح التي تحتاجها إلى السطح الذي تريد إضاءةه مهمة سهلة.
التجويف
كما فهمت بالفعل ، فإن الشموع لتقييم الشدة المضيئة للمصابيح LED عالية الطاقة ليست مناسبة. للقيام بذلك ، هناك شمعة - وهذا هو إجمالي كمية الضوء التي يمكن أن تقدمها LED عند الاتصال مع القيم الحالية والجهد المحدد. تذكر القياس دلو النار؟ هنا هي أيضا تناسبها. نحن نفترض أنه إذا كان لشاشة LED 100 شمعة ، فسيكون هناك 100 شمعة في المجموعة.
المصباح العادي 100 وات هو أيضا مصدر لامبرت. ناتج الضوء المتوسط لهذا المصباح هو 10-15 شمعة لكل واط. وهذا يعني أن 100 واط من الضوء المتوهج سيمنحنا ، على سبيل المثال ، 1000 شمعة. لذلك ، لاستبدال مصباح 100 واط مع المصابيح ، تحتاج إلى 10 قطعة من 100 شمعة لكل منهما. هل هذا بسيط؟ لا للاسف لقد وصلنا إلى مدة مثل LUX.
ترف
الفخامة هي نسبة عدد التجويفات والمنطقة المضيئة. 1 لوكس هو 1 التجويف لكل متر مربع. دعنا نقول أن لدينا سطح مربع بمساحة متر واحد. كل ذلك مضاء بالتساوي بواسطة مصباح يقع على مسافة معينة من الأعلى. لهذا المصباح الكهربائي ، أعلنت الشركة المصنعة إضاءة 100 لوكس. نأخذ جهازًا يقيس قوة الضوء وقياسه في أي مكان في ميداننا ، ويجب أن نحصل على 100 شمعة. إذا كان الأمر كذلك ، فإن الشركة المصنعة لم تخدعنا.
اقرأ أيضا عن هذا الموضوع:أمثلة استخدام الصمام
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: