LED განათების შემდგომი განათება: 9 ნაბიჯი (სურათებით)

2025 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2025-01-23 14:50

ეს პროექტი იმიტომ დაიწყო, რომ კარადაში მქონდა LED ნათურა, რომელიც არ იყო საკმარისად ნათელი, რომ კარგად დამენახა. ვფიქრობდი, რომ ბატარეები სულ უფრო დაბლა იწევდა, მაგრამ როდესაც შევცვალე, ის არ გამინათებია! მივხვდი, რომ სინათლეს გავხსნიდი, რომ მენახა, რა ხდებოდა შიგნით და შევძლებდი თუ არა დამატებით კიდევ რამდენიმე LED- ების დამატებას, რათა ის უფრო ნათელი გამხდარიყო. რა თქმა უნდა, ფერადი LED- ები ყველა პროექტს უფრო სახალისოს ხდის, ამიტომ მე გადავწყვიტე ამის ნაცვლად დავამატო წითელი, მწვანე და ლურჯი ები. ეს ჩანდა სრულყოფილი შესაძლებლობა დაწეროთ რაღაც მათემატიკის კონკურსისთვის - თუ თქვენ არ იცნობთ ომის კანონს ან როგორ გამოვთვალოთ LED- ისთვის მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორის მნიშვნელობა, ეს ინსტრუქცია გაჩვენებთ როგორ.

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვები, ნუ დააყოვნებთ კომენტარის დატოვებას და მე შევეცდები დაგიბრუნოთ!

მარაგები

• ბატარეაზე მომუშავე ნათურა, რომელსაც ასევე ეძახიან შუქის ნათურა ან ონკანი. ხელმისაწვდომია ამაზონზე ან ტექნიკის მაღაზიებში. ეს პროექტი იმუშავებს როგორც ახალ LED ნათურებთან, ასევე ძველ ინკანდესენტურ ნათურებთან.
• LED- ები თქვენი არჩევანით
• რეზისტორების ასორტიმენტი - ღირებულებები დამოკიდებული იქნება იმაზე, თუ რამდენ ბატარეას იღებს თქვენი შუქი და რომელ LED- ებს აირჩევთ (ამის გარკვევა ამ ინსტრუქციის ნაწილია!)
• ნემსის ცხვირსახოცი
• მინი ხრახნიანი ნაკრები (ზოგჯერ საჭიროა შუქის გასანადგურებლად)
• შედუღების რკინა (რეკომენდირებულია)
• მულტიმეტრი (რეკომენდირებულია)

ნაბიჯი 1: დაიშალეთ თქვენი შუქი

დაიწყეთ თქვენი შუქის დაშლით. თქვენ ჩვეულებრივ დაგჭირდებათ მინი screwdriver ამის გაკეთება მოხსნის უკანა საფარი. ამ შიგნით ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ მარტივი წრე, რომელიც შედგება ბატარეის ტერმინალებისგან, ღილაკისგან, LED- ისგან და რეზისტორისგან. ინკანდესენტური სინათლის წრე მსგავსი იქნება, მაგრამ არ ექნება რეზისტორი - ასე რომ თქვენ დაგჭირდებათ მისი დამატება, თუ გადადიხართ LED- ებზე.

ნაბიჯი 2: გადაწყვიტეთ რა LED- ები გსურთ, მოძებნეთ სპეციფიკაციები

არსებობს მრავალი განსხვავებული ტიპის LED- ები და ისინი ყველა სხვადასხვა ფერში მოდის. თქვენ უნდა გადაწყვიტოთ რამდენი და რა ფერის LED- ები გსურთ გამოიყენოთ. უმარტივესი რამ არის ალბათ პარალელურად იმავე ფერის სხვა LED- ების დამატება. თუ გსურთ დაამატოთ LED- ები სერიებში ან შეურიოთ ფერები, თქვენ უნდა გააკეთოთ ცოტა მეტი მათემატიკა - მაგრამ ეს არის ის, რაც ეს ინსტრუქციაა! ჩვენ განვიხილავთ თითოეულ სცენარს.

მას შემდეგ რაც გადაწყვეტთ LED- ებს, თქვენ უნდა მოძებნოთ მათი ძაბვის ვარდნა და მიმდინარე მიმდინარე რეიტინგი. ეს ინფორმაცია ჩვეულებრივ ხელმისაწვდომია ვებგვერდზე, სადაც თქვენ იყიდეთ LED- ები ან მონაცემთა ცხრილში. 5 მმ -იანი LED- ები, როგორც ზემოთ აღწერილი, ძალიან გავრცელებულია და, როგორც წესი, ისინი შეფასებულია 20 mA- ის წინამორბედ დენზე. ძაბვის ვარდნა მერყეობს დაახლოებით 2V-4V და დამოკიდებულია ფერიზე.

ნაბიჯი 3: განსაზღვრეთ ძაბვები

თუ თქვენ არ გაქვთ მულტიმეტრი, მაშინ მინიმუმ თქვენ უნდა განსაზღვროთ თქვენი შუქის ბატარეის განყოფილების ძაბვა. თქვენი ბატარეის ძაბვის ცოდნა საჭიროა მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორის გამოსათვლელად. ამის გაკეთება შეგიძლიათ მხოლოდ ბატარეების დათვლით. ერთი ტუტე AA (ან AAA) ბატარეა უზრუნველყოფს დაახლოებით 1.5V, ოდნავ უფრო მაღალია, როდესაც ისინი ახალია. როდესაც აკავშირებთ ბატარეებს სერიაში, ძაბვები იმატებს. ამ შემთხვევაში, ოთხი ახალი AA ბატარეით, უნდა ველოდო 6 ვ -ზე მეტს.

თუ თქვენ გაქვთ მულტიმეტრი, მოსახერხებელია ძაბვის გაზომვაც. ამის გაკეთება სანამ LED არის ჩართული. ამ შემთხვევაში თქვენ ხედავთ, რომ მე ვიღებ 6.26V ბატარეის პაკეტიდან, ხოლო მე მაქვს 3.26V ვარდნა LED- ზე და 2.98V ვარდნა რეზისტორზე. საინტერესოა აღინიშნოს, რომ მე ვწევ ძაბვის თითქმის ნახევარს რეზისტორზე - ეს არის ბევრი დაკარგული ენერგია! ამის შესახებ მოგვიანებით. თუ არ გსურთ ფერადი კოდის წაკითხვა, ასევე შეგიძლიათ გაზომოთ თქვენი რეზისტორის წინააღმდეგობა - ეს გააკეთეთ სანამ LED გამორთულია.

თუ არ იცით როგორ გამოიყენოთ მულტიმეტრი, არსებობს უამრავი კარგი გაკვეთილი იქ, Instrucables– ზე და სხვაგან. მე ეს გავაკეთე.

ნაბიჯი 4: რეზისტორის გამოთვლა ერთი LED- ისთვის

სანამ მეტს გავაგრძელებთ, მოდით განვმარტოთ როგორ გამოვთვალოთ რეზისტორის მნიშვნელობა ერთი LED- ისთვის. რეზისტორი რეგულირდება ომის კანონით, რომელიც აცხადებს, რომ V = IR, ან

განტოლება 1: ძაბვა [ვოლტი] = დენი [ამპერი] x წინააღმდეგობა [ოჰმ]

თქვენი ბატარეის ძაბვა და ძაბვის ვარდნა LED- ზე (დაახლოებით) მუდმივია. ასე რომ, წრეში ზემოთ, ძაბვის ვარდნა რეზისტორზე არის

განტოლება 2: Vresistor = Vbatt-VLED

ომის კანონში ჩასმა რეზისტორისთვის გვაძლევს:

განტოლება 3: Vbatt-VLED = IR

თუ ჩვენ გვაქვს LED- ის სამიზნე დენი - ვუწოდოთ მას ILED - მაშინ ჩვენ ყველაფერი ვიცით განტოლებაში 3 წინააღმდეგობის გარდა. ჩვენ შეგვიძლია განვაახლოთ ეს განტოლება R– ის ამოსახსნელად:

განტოლება 4: R = (Vbatt-VLED)/ILED

მაგალითად, ვთქვათ, ჩვენ გვაქვს 2xAA ბატარეის პაკეტი (რომელიც ამარაგებს 3V), წითელი LED- ს ძაბვის ვარდნით 1.8V, და ჩვენ გვინდა 20mA LED- ის საშუალებით. რიცხვების შეერთება მე –4 განტოლებაში გვაძლევს:

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

რეზისტორებს აქვთ სასაცილო მნიშვნელობები - ასე რომ თქვენ გაქვთ 60Ω რეზისტორი, რომელიც გარშემოა. სწორედ აქ არის იმის ცოდნა, თუ როგორ უნდა დააკავშიროთ რეზისტორები სერიულად და პარალელურად. თუმცა, კარგია, თუ თქვენ არ მიიღებთ ზუსტად 20mA- ს LED- ს საშუალებით - "საკმარისად ახლოს" ალბათ კარგია პროგრამების უმეტესობისთვის!

დაბოლოს, ეს არის გავრცელებული მცდარი მოსაზრება, რომ რეზისტენტმა უნდა მიაღწიოს LED- ს, რათა ძაბვის ვარდნა ან დენის შეზღუდვა მოხდეს. ეს ნამდვილად არ არის სიმართლე - გამოდის, რომ რეზისტორი შეიძლება მოთავსდეს LED- ის ნაცვლად. უყურეთ ვიდეოს, რომელიც განმარტავს, რატომ არის ეს ასე აქ.

ნაბიჯი 5: მეტი LED- ების დამატება პარალელურად

დავიწყოთ უმარტივესი შემთხვევით: თქვენ უბრალოდ გსურთ დაამატოთ იმავე ფერის სხვა LED- ები პარალელურად, რათა თქვენი შუქი უფრო ნათელი გახდეს. შეიძლება მაცდური იყოს მხოლოდ LED- ების დამატება არსებულის პარალელურად, ერთი რეზისტორის შენარჩუნებით. ეს მუშაობს, როგორც ხედავთ ზემოთ მოცემულ ფოტოებში - სამივე LED ნათურა ანათებს - მაგრამ პრობლემაა! დენი ერთი რეზისტორის საშუალებით ფაქტობრივად არ იცვლება, როდესაც პარალელურად დაამატებთ მეტ LED- ებს. ვინაიდან LED- ები პარალელურად არიან, დენი ერთი რეზისტორის საშუალებით თანაბრად გაიყოფა მათ შორის. ასე რომ, ადრე, სადაც მე მქონდა 20mA ერთი LED- ის საშუალებით, ახლა მე მხოლოდ 20/3 = 6.67mA თითოეული LED- ის საშუალებით ვიღებ - და ისინი არ იქნებიან ისეთივე ნათელი!

სამაგიეროდ, თუ თითოეულ LED- ს დაამატებთ ინდივიდუალურ რეზისტორს, თქვენ მიიღებთ დენის სრულ რაოდენობას თითოეული LED- ის საშუალებით. მინუსი ის არის, რომ ეს თქვენს ბატარეას სამჯერ უფრო სწრაფად ამოწურავს. ეს არ არის დიდი საქმე ჩემს შემთხვევაში, რადგან მე განათებული მაქვს კარადაში და არ ვიყენებ მას ხშირად.

ასე რომ, თუ ამ მიდგომას მიიღებთ, თქვენ თავიდან აიცილეთ მათემატიკის გაკეთება - თქვენ უბრალოდ გჭირდებათ კიდევ რამდენიმე იგივე რეზისტორი. ჩემს შემთხვევაში, მე მაქვს 100Ω რეზისტორი და თეთრი LED - მე მჭირდება მხოლოდ ორიდან თითოეული, რომ მივიღო სულ სამი LED- ი პარალელურად. (სამწუხაროდ დამავიწყდა იმ ნაბიჯის სურათის გადაღება, სანამ ფერად LED- ებზე გადავიდოდი).

ნაბიჯი 6: დაამატეთ მეტი LED- ები სერიებში

რაც შეეხება სერიების მეტი LED- ების დამატებას? ეს ვარიანტი მუშაობს იმ შემთხვევაში, თუ თქვენი ბატარეის ძაბვა საკმარისად მაღალია. LED- ები საერთოდ არ ჩაირთვება, თუ ბატარეის ძაბვა არის საჭირო ძაბვის ვარდნის ქვემოთ. ბატარეების მსგავსად, როდესაც LED- ებს აერთიანებთ სერიაში, მათი ძაბვა იმატებს. ჩემს შემთხვევაში, ჩემს თეთრ LED- ს აქვს ძაბვის ვარდნა 3.4V, ამიტომ ორი სერიის დაყენებას დასჭირდება 6.8V - იმაზე მეტს, ვიდრე ჩემი ბატარეის პაკეტი იძლევა. თუმცა, მაგალითად, ამის გაკეთება შეგიძლიათ ორი (ან თუნდაც სამი) წითელი LED- ით. თუ თითოეულ წითელ LED- ს აქვს ძაბვის ვარდნა 2V და თქვენ გინდათ 20mA დენი, ეს მოგცემთ რეზისტორის მნიშვნელობას R = (6 - 4) / 0.02 = 100Ω. შეადარეთ, რომ მხოლოდ ერთი წითელი LED ჩართოთ წრეში: R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω. სერიის მეორე LED- ის დამატებით, თქვენ მნიშვნელოვნად შეამცირეთ რეზისტორის ზომა - მაგრამ თქვენ ჯერ კიდევ 20mA- ს ხატავთ, ასე რომ თქვენ არ დატენავთ ბატარეას უფრო სწრაფად! თქვენ გახადეთ ჩართვა უფრო ეფექტური, რადგან თქვენ ხარჯავთ ნაკლებ ენერგიას რეზისტორში. ეს მოაქვს სხვა განტოლებას - რეზისტორისთვის, ძალა უდრის მიმდინარე კვადრატში გამძლეობას, ან

P = I^2*რ

ასე რომ, 20mA 200Ω რეზისტორის საშუალებით იშლება 80mW, ხოლო 20mA 100Ω რეზისტორის საშუალებით მხოლოდ 40mW.

(კიდევ ერთხელ, ბოდიში, რომ მე არ მაქვს ამ მაგალითის სურათი - პარალელურად მივდიოდი ფერად LED- ებზე)

ნაბიჯი 7: სხვადასხვა ფერის LED- ების შერევა

თუ გსურთ შეურიოთ სხვადასხვა ფერის LED- ები, თქვენ გაქვთ ორი ვარიანტი:

• მავთულის სერია - ეს მუშაობს მანამ, სანამ LED- ების მთლიანი ძაბვის ვარდნა ნაკლებია ბატარეის ძაბვაზე (იხ. წინა ნაბიჯი).
• შეაერთეთ ისინი პარალელურად, თითოეულს თავისი რეზისტორით - თუ თქვენ გინდათ რომ ყველა LED- ს ჰქონდეს იგივე დენი, ისინი ერთნაირი სიკაშკაშე იქნება, თქვენ უბრალოდ გამოთვლით რეზისტორის მნიშვნელობას ცალკე თითოეული LED- ისთვის, მისი ძაბვის ვარდნის გათვალისწინებით.

ხანდახან უფრო ადვილია მსგავსი სქემების პროტოტიპირება პურის დაფაზე ჯერ (თუ არ იცით როგორ გამოიყენოთ პურის დაფა, გადახედეთ ამ სახელმძღვანელოს). ისევ და ისევ, თქვენ შეიძლება არ გქონდეთ ზუსტი რეზისტენტული მნიშვნელობები, რაც გსურთ, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ ითამაშოთ სხვადასხვა კომბინაციებით სერიულად/პარალელურად თქვენი სიკაშკაშის სრულყოფისთვის. ამ შემთხვევაში, მე მაქვს 4xAA ბატარეის პაკეტი, რომელიც უზრუნველყოფს დაახლოებით 6V და წითელი, მწვანე და ლურჯი LED- ები ძაბვის ვარდნით დაახლოებით 2V, 2V და 3V შესაბამისად. ეს მაძლევს რეზისტორის მნიშვნელობას R = (6-2) /0.02 = 200Ω წითელი და მწვანე LED- ებისთვის და 150Ω ლურჯ LED- ებისთვის. მე არ მაქვს ეს ზუსტი მნიშვნელობები, მაგრამ შემიძლია შევქმნა 200Ω რეზისტორი სერიაში ორი 100Ω რეზისტორის შერწყმით და შემიძლია "საკმარისად ახლოს" 150Ω რეზისტორთან 100Ω რეზისტორისა და 47Ω რეზისტორის სერიის კომბინაციით.

ნაბიჯი 8: LED- ების დამატება სერიებში და პარალელურად

გრძნობთ თავგადასავლებს და გსურთ გახადოთ ეს ნივთი მართლაც ნათელი? დაამატეთ LED ნათურები სერიაში და პარალელურად! კიდევ ერთხელ, გახსოვდეთ, რომ LED- ების სერიის დასამატებლად, თქვენი ბატარეის ძაბვა უნდა იყოს უფრო მაღალი ვიდრე LED ძაბვის ვარდნის ჯამი; და თუ პარალელურად დაამატებთ LED- ებს, ის უფრო სწრაფად ამოწურავს ბატარეას. გააკეთეთ ცალკე გაანგარიშება რეზისტორის მნიშვნელობისთვის LED– ების თითოეული ნაკრები სერიაში.

ნაბიჯი 9: დააბრუნეთ ერთად

პურის დაფაზე პროტოტიპი, ალიგატორის სამაგრებით, ან საყრდენებთან ერთად მოსახვევებით არის კარგი გზა, რომ გამოსცადოთ სხვადასხვა LED/რეზისტორული კომბინაციები თქვენი დიზაინის დასრულებამდე. როდესაც ყველაფერი დამთავრდება, LED- ების და რეზისტორების ერთმანეთთან შედუღება ხელს შეუწყობს მათ სინათლის ხელახლა აწყობას. ზოგიერთი ფირზე ან ცხელ წებოს ასევე შეუძლია ხელი შეუშალოს მათ გადაადგილებას. წითელი-მწვანე-ლურჯი LED- ებით, მე რამდენჯერმე მომიწია მისი დაშლა და ხელახლა აწყობა, სანამ LED- ები არ დამეწყო ისე, რომ მათ თანაბრად გაავრცელა ეფექტი სამივე ფერისთვის. საბოლოო პროდუქტი აქ ალბათ არ იქნება ძალიან სასარგებლო ჩემს კარადაში, მაგრამ ის ნამდვილად გაცილებით მაგარია!

მეორე ადგილზე გავიდა მათემატიკის კონკურსში