Использование светодиодов в мостовой выпрямительной цепи

Как бы я подключил 4 светодиода, чтобы они служили их собственным мостовым выпрямителем? У меня ограниченное пространство (внутренняя часть приспособления для задней подсветки велосипеда), поэтому я хотел бы использовать сами светодиоды для выпрямления переменного тока, поступающего от генератора велосипедных колес.

Кроме того, чтобы ограничить ток, чтобы не превышать прямой ток для каждого светодиода, как бы я рассчитал значение резистора (ов)?

Светодиоды обычно имеют гораздо более низкие пределы напряжения обратного пробоя ( Vrrm = 5–15 Вольт ), чем даже самые дешевые и самые маленькие кремниевые диоды ( 1n4001 = 50 вольт, 1n4007 = 1000 вольт, 1n4148 = 100 вольт).

( Википедия )

Прямое напряжение Vf, с другой стороны, составляет от 1,7 В для некоторых красных светодиодов до 3,5 В или выше для некоторых синих и белых. Сравните это с типичным 0,7 Вольт Vf для стандартного кремниевого выпрямительного диода.

В конфигурации с полным мостовым выпрямителем напряжение снижается на 2 x Vf во время прямой части цикла проводимости.

Таким образом, если вы построите мостовой выпрямитель со светодиодами, выходное напряжение упадет где-то от 3,4 до 7 Вольт или более по сравнению со входом. Проводимость начнется намного позже в положительную часть цикла (когда напряжение поднимется выше светодиода Vf) по сравнению с кремниевым диодом. Это также закончится раньше. Кроме того, во время обратной части цикла, в зависимости от конкретного используемого светодиода, «диод» может входить в проводимость в пределах диапазона входного напряжения.

Другими словами, мост будет обеспечивать напряжение в течение гораздо меньшей части цикла переменного тока, чем при использовании кремниевых диодов, и даже тогда будет обеспечивать более низкое напряжение.

Поскольку ваша цель состоит в том, чтобы на самом деле зажечь светодиоды, а не просто выпрямить напряжение, выходной сигнал моста может не иметь значения, но это полезно знать.

Предлагаемая альтернатива, если вы хотите использовать светодиоды именно таким образом, - это подключать светодиоды по своему усмотрению, но добавить один недорогой и крошечный 1n4001 или аналогичный последовательно резистор ограничения тока и каждый светодиод. Диоды не намного больше, чем дискретные резисторы, которые вы, вероятно, будете использовать.

Почему это работает :
кремниевые диоды будут блокировать обратное напряжение лучше, чем может светодиод, т.е. к гораздо более высокому напряжению.

Тем не менее, рекомендация по- прежнему заключается в использовании только встроенной 4-выводной мостовой ИС (одиночный блок 35 центов, 800 Вольт / 1 Ампер ) и использовании светодиодов, как в любой конфигурации цепи постоянного тока. Потребность в площади существенно не увеличится.

Что касается расчета токоограничивающего резистора :

Получите пиковое напряжение сигнала переменного тока велосипедного динамо, используя мультиметр с режимом пикового напряжения переменного тока, если он доступен, или среднеквадратичное напряжение переменного тока (более распространенное в базовых мультиметрах) и умножьте на 1,4142 для оценки пикового напряжения. Все это при вращении педалей настолько быстро, насколько это возможно, с циклом на подставке.

Добавьте коэффициент безопасности, удвоив это пиковое напряжение, если вы беспокоитесь о перегоревших светодиодах, например, из-за высокого напряжения при спуске с горы. Светодиоды несколько прощают незначительные пики тока, если они на короткое время - обычно это не перегрузка по току, которая убивает светодиод, а невозможность избавиться от генерируемого тепла.

Теперь, если Vmax - это ваше пиковое напряжение, скорректированное с учетом безопасности, вычтите из него светодиод Vf (2 x Vf, если вы собираетесь с мостом, 2 x (Vf + 0,7), если вы добавите кремниевые диоды), чтобы получить напряжение Vres каждый резистор должен падать.

R = Vres / I,

Поэтому подключите рекомендованный ток I для выбранного вами светодиода, и у вас есть ваши номера.

Светодиоды обычно бывают 5 мА (SMD и около 3 мм), 20 мА, 25 мА или в области ампер (например, светодиоды Osram "Golden Dragon" ). Обратитесь к соответствующим таблицам.

Как вы подозреваете, вы можете вообще пропустить мостовой выпрямитель и сделать так, чтобы светодиоды исправляли его:

Когда ток течет в одну сторону, загорится только одна строка светодиодов. Когда он течет в другую сторону, будет светиться только другая строка. Пока одна строка всегда горит, обратное напряжение на другой строке будет поддерживаться на достаточно низком уровне, чтобы не повредить неосвещенные светодиоды. Поскольку за один раз загорается только одна строка, необходим только один резистор.

Вы можете добавить больше светодиодов, вплоть до напряжения вашего генератора, в каждую строку, просто убедитесь, что в каждой строке присутствует одинаковое количество светодиодов (чтобы избежать проблемы обратного пробоя напряжения). Поэтому, если вы используете красные светодиоды 1,7 В и генератор 12 В, у вас может быть по 7 светодиодов в каждой цепочке - или только один светодиод на каждой стороне, если вам нужно всего два светодиода.

Расчет резистора в этом случае раздражает из-за переменного напряжения генератора. Если на генераторе нет других нагрузок (таких как фара), вы можете увидеть довольно высокое напряжение.

Тем не менее, светодиоды довольно надежны, поэтому вам не нужно быть точным, чтобы получить хороший результат.

Если вы используете схему выше с двумя красными светодиодами в каждой строке, и ваш генератор рассчитан на выход 12 В, вы увидите около 8,6 В на резисторе (12 - 1,7 - 1,7) при идеальных условиях. Если резисторы рассчитаны на 20 мА, тогда вам понадобится резистор, который потребляет 20 мА при напряжении 8,6 В. Подключив что в закон ома, V = IR, 8.6 = 0.20 * R, дает R = 430так что вы хотите что - то около 430 Ом для резистора. 470 Ом является общим значением и подходит для этой цепи.

Когда генератор не имеет другой нагрузки, он может генерировать более высокие напряжения. Скорее всего, у вас все будет хорошо, но если вы заметите, что задний фонарь не работает, вы должны измерить напряжение генератора с резистором 470 Ом на нем и подключить это напряжение на 12 В выше, чтобы определить лучшее значение резистора.