Đèn LED trình điều khiển hoặc trình điều khiển LED lưỡng cực là một mạch điện mà một lượng dòng điện và điện áp được điều chỉnh cho một đèn LED hoặc đèn LED. Đèn LED là loại đèn chứa sự sắp xếp các đèn LED được cấu hình trong một mạch điện được thiết kế để hoạt động hiệu quả. Mạch trình điều khiển LED lưỡng cực là nguồn cung cấp năng lượng được tối ưu hóa cho đèn LED và thường được gọi là “trình điều khiển LED”.
Các trình điều khiển đèn LED nhận điện từ nguồn dòng điện xoay chiều (AC) chính (điện áp sơ cấp). Trình điều khiển chỉnh lưu điện áp sơ cấp này để tạo ra điện áp một chiều không đổi ở phía thứ cấp để điều khiển đèn LED. Các trình điều khiển đèn LED có thể có máy biến áp lõi sắt cồng kềnh để giảm điện áp cao chính xuống điện áp thấp hơn cho đèn LED (ví dụ: 12V).
Hầu hết các hộ gia đình sử dụng một điện biến tần giảm điện áp cho đèn LED vì chi phí thấp hơn và hệ số hình thức nhỏ.
Cấu trúc cơ bản của đèn LED lưỡng cực
Điốt phát quang (đèn LED) là thiết bị bán dẫn hai đầu. Đèn LED Ngã ba PN giải phóng các photon khi có dòng điện chạy qua nó trong một quá trình gọi là quá trình phát quang nhiệt. Màu sắc của đèn LED được thiết lập bởi loại vật liệu được sử dụng - loại vật liệu này thiết lập các đặc tính của vùng cấm năng lượng cụ thể cho chất bán dẫn.
Cấu trúc của đèn LED và ký hiệu mạch
Đèn LED cũng được làm từ tiếp giáp P-N, nhưng silicon không phù hợp vì rào cản năng lượng quá thấp. Các đèn LED đầu tiên được làm từ arsenide gali (GaAs) và tạo ra ánh sáng hồng ngoại ở khoảng 905 nm.
Lý do tạo ra màu này là sự chênh lệch năng lượng giữa vùng dẫn và mức năng lượng thấp nhất (vùng hóa trị) trong GaAs. Khi một điện áp được đặt qua đèn LED, các electron được cung cấp đủ năng lượng để nhảy vào vùng dẫn và dòng điện chạy qua. Khi một điện tử mất năng lượng và rơi trở lại vùng hóa trị, một photon (ánh sáng) thường được phát ra.
Sự phát xạ ánh sáng photon trong chất bán dẫn
Mạch điều khiển LED lưỡng cực sử dụng vi điều khiển
Đây là một mạch đơn giản được đưa ra bên dưới và thiết kế liên quan đến giao diện của Vi điều khiển, bộ dao động và đặt lại các mạch cho Vi điều khiển và lựa chọn điện trở LED.
Mạch điều khiển LED lưỡng cực sử dụng vi điều khiển
Đèn LED được sử dụng ở đây có điện áp giảm xuống là 2,2V và do đó có thể được phân cực bằng cách sử dụng nguồn 5V. Mạch sử dụng Vi điều khiển để điều khiển đèn LED lưỡng cực. Việc điều khiển mạch trình điều khiển LED được thực hiện bởi Chương trình vi điều khiển , dựa trên các nút đầu vào. Vi điều khiển được lập trình phù hợp để gửi tín hiệu thích hợp đến hai chân đầu ra. Các chân đầu ra này được kết nối với các đầu cuối của đèn LED lưỡng cực.
Giao tiếp vi điều khiển được thực hiện bằng cách kết nối hai công tắc nút nhấn với cổng P1 và kết nối hai đầu cuối của đèn LED hai màu với cổng P2. Thiết kế dao động được thực hiện bằng cách chọn hai tụ gốm 10pF để cung cấp sự ổn định. Tín hiệu đồng hồ được tạo ra bằng cách sử dụng Bộ dao động tinh thể 11MHz.
Mạch đặt lại được thiết kế bằng cách chọn một tụ điện 10uF và một điện trở 10K để đạt được độ rộng xung đặt lại là 100ms. Điện áp rơi trên điện trở được giữ khoảng 1,2V.
Hoạt động của mạch điều khiển LED lưỡng cực
Khi mạch được BẬT nguồn, bộ vi điều khiển luôn quét các chân đầu vào tại cổng P1. Nếu nút đầu tiên được nhấn, bộ vi điều khiển nhận tín hiệu logic thấp tại chân đầu vào tương ứng và theo đó trình biên dịch sẽ gán tín hiệu logic cao cho chân P0.0 và tín hiệu logic thấp cho chân P0.1. Điều này làm cho ánh sáng đỏ của đèn LED phát sáng.
Bây giờ khi nút thứ hai được nhấn, trình biên dịch theo đó sẽ gán tín hiệu logic thấp sẽ được gán cho cả chân đầu ra và đèn LED sẽ tắt.
Mạch điều khiển LED để điều khiển độ sáng của LED bằng bộ hẹn giờ 555
Mạch điều khiển LED để điều khiển độ sáng của LED bằng bộ hẹn giờ 555 thường đạt được bằng cách nhanh chóng chuyển đổi nguồn điện sang đèn LED, điều khiển tỷ lệ BẬT / TẮT của nguồn điện bằng cách sử dụng một quy trình được gọi là điều chế độ rộng xung (PWM) . Trình điều khiển LED cũng có một vòng điều khiển được tích hợp bên trong chúng để duy trì dòng điện ổn định.
Mạch điều khiển LED để điều khiển độ sáng của LED bằng bộ hẹn giờ 555
Mạch hiển thị ở trên được thiết kế dựa trên IC hẹn giờ 555 . BẬT nguồn mạch (5V), do điện áp tại chân kích hoạt của IC 555 nhỏ hơn 1/3 Vcc.
Điện áp đầu vào sẽ đến tụ điện thông qua chiết áp 10kΩ và diode D2 để tụ điện bắt đầu sạc với hằng số thời gian RdR1C (trong đó Rd là điện trở thuận của Diode D2).
Khi điện áp tụ điện vượt quá 2/3 Vcc, bộ hẹn giờ 555 sẽ được đặt lại. Khi đó đầu ra sẽ là 0 vôn. Tại thời điểm này, tụ điện phóng điện qua diode D1 và chiết áp R1 đến chân đầu ra vì nó ở điện thế nối đất. Khi điện áp tụ điện xuống dưới 1/3 Vcc, đầu ra của IC 555 lại tăng lên 5V. Quá trình này tiếp tục.
Ở đây con đường sạc và xả hoàn toàn khác nhau vì nó được cách ly bởi điốt D1 và D2 (tham khảo hình ảnh trên). Nếu điểm giữa của chiết áp ở mức 50% (giữa), chúng ta sẽ có được chu kỳ nhiệm vụ 50% (các sóng vuông có độ rộng xung bằng nhau).
Độ rộng xung có thể thay đổi bằng cách thay đổi thời gian sạc và xả, điều này có thể thực hiện được bằng cách điều chỉnh chiết áp. Do đó, chúng tôi nhận được tín hiệu PWM theo mức cường độ cần thiết.
Tín hiệu này được cấp cho đèn LED thông qua một điện trở 4,7kΩ. Độ sáng của đèn LED tỷ lệ với giá trị trung bình của sóng vuông. Đối với độ rộng xung cao, có thể có được độ sáng lớn của đèn LED. Ngoài ra, nếu đó là một xung thấp, độ sáng giảm.
Các ứng dụng của Trình điều khiển LED lưỡng cực
Một số ứng dụng cho trình điều khiển LED là:
- Chiếu sáng công nghiệp / ngoài trời
- Kiểm soát cường độ tự động của đèn đường
- Chiếu sáng thương mại
- Chiếu sáng khu dân cư
- Đèn flash máy ảnh điện thoại di động
- Nội thất ô tô hoặc đèn hậu
- Đèn pin / đèn pin di động
- Bảng chỉ dẫn
- Chiếu sáng thang máy
- Đèn nền LCD
Vì vậy, đây là tất cả về thiết kế mạch điều khiển LED Bipolar, cấu tạo của nó sử dụng vi điều khiển, IC hẹn giờ 555 và các ứng dụng. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về thông tin này.
Hơn nữa, bất kỳ truy vấn nào liên quan đến khái niệm này hoặc dự án điện và điện tử , hãy đóng góp ý kiến quý báu của bạn bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, Chức năng của chiết áp trong mạch điều chỉnh độ sáng LED là gì?
